2.4.2　先进制造技术

1．增材制造技术持续快速发展，应用范围进一步扩展

美欧积极推动增材制造技术发展。2018年6月，美国国家增材制造创新机构发布《增材制造标准化路线图（2.0版）》，对2017年发布的路线图1.0版进行了更新，并提出了11项新的标准缺口。2018年6月，美国国家制造科学中心（NCMS）发布《采用区块链技术保护增材制造流程——安全制造的新去中心化模式》白皮书，并与穆格公司（Moog）合作研究将区块链技术用于国防领域增材制造。同月，英国启动航空航天数字化可重构增材制造计划，以满足英国航空航天领域对增材制造生产的轻质、性能优异零部件的需求。2018年7月，国际自动机工程师学会（SAE）发布首套航空航天增材制造材料与工艺标准，可支持航空航天装备关键部件的认证，并保证供应链内材料性质数据的完整性与可追溯性。

微纳增材制造、太空增材制造、梯度材料3D打印，以及4D打印等前沿工艺取得重大突破。2018年1月，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室将双光子光刻技术用于增材制造，突破了其应用于增材制造的局限，可制造出具有100nm结构特征的毫米级尺寸零件。2018年3月，美研究人员成功采用3D打印技术制造金属玻璃合金，为制造耐磨材料、高强度材料和轻质3D打印结构提供了巨大潜力。2018年5月，美国利用增材制造技术首次实现梯度复合材料构件一步成形，可有效减少制造工步，快速制造出具有多种材料的复杂构件。2018年6月，美国佐治亚理工学院和新加坡科技设计大学将气溶胶喷射、喷墨、墨水直写和熔融沉积四种打印方式集成于同一打印平台，研究实现快速、高质量的4D打印功能。2018年10月，德国在陶瓷3D打印经验基础上，经过进一步的工艺优化，首次成功实现零重力条件下金属工具的3D打印制造，并完成了两次失重飞行测试。

增材制造技术在国防领域的应用范围不断扩展。2018年1月，美国国家航空航天局（NASA）与洛克达因公司对装备3D打印纵向耦合振动储能器组件的RS-25火箭发动机进行了点火试验，该组件是目前3D打印的最大火箭发动机组件。同月，印度科学研究院采用增材制造技术，制备出燃速可控的复合固体推进剂，解决了现有工艺难以制备复杂内孔形状推进剂的难题。2018年11月，洛马公司利用3D打印技术制造了F-35联合攻击战斗机全任务训练模拟器驾驶舱，将驾驶舱所需部件从800个减少到5个，使模拟器的制造成本降低25%，预计未来五年将节省1100万美元。

2．微纳制造取得多项突破性进展，在光电子器件、天线和集成电路制造等领域应用前景广阔

美国、日本和欧洲国家利用表面刻蚀、沉积与薄膜等工艺提升光学及电子器件性能。2018年2月，比利时微电子研究中心成功将极紫外光刻用于32nm节距M2金属互联层和36nm节距接触孔阵列制造，有望实现纳米尺度的极紫外光刻单次曝光，对未来集成电路制造技术节点图形化工艺产生深远影响。2018年5月，日本东京大学基于“几何阻挫”概念，采用成本最小化的标准液体溶液工艺，制备出仅有两层分子、总厚度4.4nm的大面积半导体薄膜，可用于制备薄膜晶体管，在柔性电子器件或化学探测器中具有潜在应用价值。2018年9月，美国德雷塞尔工程学院采用喷涂工艺制造出最薄达62nm的二维金属材料天线，利用该技术制成的天线的无线电传输质量比石墨烯天线好50倍，比银墨天线好300倍。

集成与组装工艺将在减小光电子器件体积、薄化集成电路等方面具有广泛应用前景。2018年4月，美国麻省理工学院等三家高校成功地在单块芯片上分别集成了光子器件和电子器件，实现了同一芯片上电路和光路的混合集成。2018年6月，美国陆军研究实验室与柔性电子技术联盟（FlexTech Alliance）合作，研究将薄化的集成电路、柔性和印刷电子元件、电源和传感器集成到柔性共形低功耗封装中等柔性混合电子（FHE）异质封装技术。

原子级制造取得突破性进展，实现了制造过程自动化。2018年5月，加拿大阿尔伯塔大学通过采用一种基于机器学习的扫描隧道显微镜探头自动检测和修复方法来改进原子级制造，在全球首次实现原子级制造的自动化。2018年5月，日本制造出“准商业化”纳米组装机器人系统，提供了一种高效的实现复杂范德华异质结构个性化设计和自动化组装的技术，利用原子层厚度的二维材料层层堆叠而形成纳米器件，有望进一步实现新型功能性微电子及光电子器件的制造。2018年8月，德国卡尔斯鲁厄理工学院成功研制出单原子晶体管，创造了当前晶体管尺寸最小纪录，可在室温下通过控制单原子的重新定位来开关电流，工作能耗仅为传统硅基晶体管的万分之一。

3．智能制造引领全球制造业发展，呈现快速发展态势

美国全面推进智能制造发展。2018年7月，美国先进机器人制造创新机构（ARM）公布首批项目征集遴选结果，通过选定的项目研究成果解决工业机器人领域的关键差距，提高产品质量、改进工艺。2018年10月，美国白宫发布《美国先进制造业领导力战略》，提出将智能与数字制造作为未来发展重点，实现从设计到零部件生产的无缝集成，生产质量有保证的优质零部件。

人机协同有力促进武器装备快速研制。2018年3月，日本川崎重工推出“继承者”新型协作机器人系统，可通过远程操纵机器人手臂完成需要细微调整的精细动作。2018年5月，美空军研究实验室展示了用于飞机维修的自动化机器人系统，利用人机交互技术，预期可将去除飞机涂层的时间缩短50%。2018年6月，麻省理工学院在波音公司的支持下开发出用大脑信号与手势控制机器人的系统，可用于机身钻孔操作，准确率由70%提高到了97%。