2021年上半年先进制造领域世界科技发展趋势

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       2021年上半年先进制造领域世界科技发展趋势      作者：张宇

       全球制造业复苏趋势增强，各国进一步推进制造业发展

       2021年上半年，全球疫情得到进一步控制。欧美等发达国家疫情好转，全球经济复苏以及各国实施较强的刺激政策，使全球制造业复苏趋势增强。美国总统拜登签署“关于确保未来由美国工人在美国制造”的行政令，敦促联邦政府增加对美国产品和服务的采购，加强国内制造业生产并为新技术创造市场。日本经济产业省发布“半导体数字产业战略”，加强与海外合作，加快数字投资，开发尖端半导体制造技术并确保生产能力，优化国内半导体产业布局，提升半导体制造产业韧性。中国“十四五”规划纲要加大对制造业的支持，提出培育先进制造业集群，推动集成电路、航空航天、船舶与海洋工程装备、机器人、先进轨道交通装备、先进电力装备、工程机械、高端数控机床、医药及医疗设备等产业创新发展。

       机器人技术不断创新，应用落地持续推进

       美国塔弗茨大学和佛蒙特大学开发出基于非洲爪蟾细胞构建的第二代活体微生物机器人Xenobots，其移速与第一代相比更快，信息读写功能和自愈能力更强，能够在5分钟内愈合严重撕裂伤口，该机器人或在医疗领域具备应用潜力。挪威奥斯陆大学开发出能够自主调节腿长与行走步态以适应不同地形的四足机器人Dyret，该机器人配备了传感器与摄像头，结合人工智能技术，可有效识别不同地形，能在灾难搜救、农业、军事勘察、星球探索等场景中发挥作用。瑞士ANYbotics公司全自主四足机器人ANYmal实现商业落地，该机器人配备了深度摄像机、360°LiDAR和广角彩色摄像机，能够自主穿越复杂地形路线，其背部安装了视觉、热学和声学传感器，可对设备进行勘察监测。奥地利Printstones公司推出名为Baubot的移动式多任务建筑机器人，用户可以通过切换不同类型的模组使机器人拥有运输重物、铺设砖块以及砂岩、等离子切割、钻孔等多项能力，以满足不同建筑任务需求。

       3D打印技术与材料推陈出新，创新成果持续涌现

       美国布法罗大学开发出“快速水凝胶立体打印”的新型立体光刻3D打印技术，可在数分钟内创建厘米大小的多尺寸固体水凝胶模型，比行业标准速度快10-50倍，有望推动生物3D打印人体组织与器官的发展。美国罗格斯大学开发出3D打印智能凝胶，当其与3D打印弹力材料结合时可改变颜色，产生伪装效果，该材料可用于开发软体机器人、柔性显示屏和新型军事伪装技术。澳大利亚阿德莱德大学和德国斯图加特大学使用3D微型打印技术开发出世界上最小的柔性血管内窥镜，其不仅能避免对脆弱和狭窄组织或器官的损伤，还可通过3D打印的自由曲面实现像差消除，从而大幅提高成像质量。福特汽车与惠普公司重复使用3D打印废料开发的汽车零部件，与以前部件相比具有更好的耐湿性和耐化学性，且重量减轻7％，价格降低10％，可有效降低成本，节约资源。

       智能工厂技术与建设推进，提升制造业生产效率

       德国西门子与美国谷歌云合作，将谷歌云的数据云和人工智能/机器学习技术与西门子工厂自动化解决方案相集成，使制造商能够协调其工厂数据，在该数据之上运行基于云的算法模型，并在网络上部署边缘算法，进一步优化工厂流程并提高车间生产速度。日本发那科投资约15.6亿元在上海扩建工厂，通过其工程集成及技术服务能力，利用IoT、AI等智能制造技术，建成集生产、研发、展示、销售、系统集成与服务为一体的机器人超级智能工厂。韩国航空航天工业公司计划在未来五年内投资985亿韩元（约合8800万美元），建设采用人工智能和大数据分析等技术的“智能工厂”，以支持新型KF-21战斗机生产。