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材料的世界:改变一切

—— 第五届CIMdata PLM市场和产业发展论坛综述

2016/5/2    来源:e-works    e-works:赵栋      
关键字:CIMdata  PLM市场  新材料  
2016年4月15日,由数字化企业网(e-works)与国际知名PLM研究机构CIMdata联合举办的“CIMdata 2016 PLM市场和产业发展论坛(中国站)”在上海成功举办。CIMdata详细分析对PLM市场的现状和未来趋势的看法,并公布CIMdata对2015年PLM市场的研究结果。
七、材料时代的制造和维护

     新材料催生出对各方面的新需求,以碳纤维复合材料为例,推动自动纤维铺放机(AFP)和自动铺带机(ATL)等新装备发展。其次是信息化应用的创新与改进,比如针对复合材料的铺带机编程和加工前的仿真。此外还要新的材料管理工具,这些贯穿了整个生命周期。

     设计和制造新材料的能力也推动新的行业应用和技术支持模式,比如随时随地打印零件和工具。在太空中使用3D打印是一个很好的例子,相比其它应用场景,3D打印在航天领域优势巨大。太空舱的自我维持环境应用3D打印具有不可比拟的价值,因此,3D打印技术对NASA十分具有吸引力。那么哪些新材料即将诞生,我们又该如何利用它们呢?
 

     真菌泡沫:最初作为聚苯乙烯泡沫替代品,具有低成本、环保和高性能的特点。Ecovative Design公司将农作物废料如植物茎秆、稻谷和小麦的外壳与蘑菇根茎粘合在一起,生产出以蘑菇为原料的包装材料。该公司目前正调整蘑菇原料,生产可降解材料替代石油原料制造的泡沫塑料,新材料将用于汽车保险杠、车门、车顶、发动机舱、行李箱内饰、仪表盘和座椅。其他潜在应用包括台面、冲浪板和服装制造。

     更轻的碳纤维:未来的汽车需要牢固轻质的碳纤维复合结构来提高行驶效率和里程,同时市场也需要更加低成本的纤维材料。橡树岭国家碳纤维技术设备实验室的国家实验员、产业专家和学术人员正在努力克服挑战,争取生产出更加经济的碳纤维。美国能源部拨款3500万美元来建造和管理橡树岭实验室,以后将建立一个试验工厂,其新型碳纤维材料每年的产量将达到25吨。

     将废热转化为能源的热电材料:美国西北大学和密歇根州立大学的科学家们展示了一种热电材料,它在将废热转化为电能方面十分高效。目前有近2/3的总能量都以废热形式浪费掉,因此这的确是个好消息。这种前所未有的新材料对于环境十分友好,有望将15%至20%的废热转化为电能使用,这项热电技术将在更多行业推广应用。  
 

     电子墨水:量子电子技术可以制造出奇怪而又十分有用的半导体。电子墨水的大部分材料起着绝缘体的作用,阻挡电子通过,然而它的表面却是十分优良的类金属材质,可以让电子以接近光速的速度自由通过。不含金属的导电墨水可用于生产打印电子材料,用于制造显示屏、传感器和电池。伊利诺伊大学的研究人员制造出了一种银质电子墨水,这种物质挥发时会留下一定轨迹的导电材料。这种新材料比传统电子墨水更容易制造,更容易粘附于许多材料表面,且能够利用简单的桌面设备在更低的温度下进行打印。  
 

     超级磁铁:稀土材料由于其强大的磁力,对于生产风力发电机、电动和混合动力汽车以及电子消费品来说至关重要。但它也十分昂贵,而且所有的稀土材料几乎只有一个来源——中国。烧结的稀土磁体能够以更加小巧的体积产生出极其强大的磁场,帮助制造商生产体积更小更轻的引擎。Electron Energy公司已经和特拉华大学的研究者们组建了团队,共同研发一种生产工艺将烧结的稀土磁体的电阻率至少提升30%。他们的目标是制造出电阻率更强的磁体,以减少引擎的效率损失。

  
化学副教授Greg Engel正在调试一台用来切割纳米晶体结合部分的飞秒激光系统

     设计师纳米晶体:芝加哥大学的三位化学家发明了一种新方法将他们所谓的“设计师原子”聚集成一种具有广泛潜在用途和功能的新材料。这些“设计师原子”实际上是纳米晶体——一种微小的晶体阵列,它的体积大小刚好可以产生新的量子现象,又可作为原料生产新的功能性材料和物质,对于吸收太阳能和进行量子计算十分有用。

     要使这些新材料获得成功,需要新的概念建模、仿真工具和技术方法,新的产品设计和验证工具及技术方法,新的制造工具、制造工艺和制造方法,制造和现场技术支持的新的协作形式,再(设计、制造等)和成本核算的生命周期管理新需求,新的维护工具和方法,现场技术支持的新方法比如现场打印,新材料报废处理带来的新需求和新服务。

     PLM从业者们的商业机遇是提供对这些需求的最佳支持:提供传播、培育和提升企业与材料相关的设计、制造和技术支持流程的服务,不仅包括基本的材料选择,还应该建立集成的生命周期方法,通过合适的技术、专家知识和解决方案来支撑;提供针对新材料的设计、制造和技术支持流程的建模与仿真方案;通过与那些非传统的服务和软件提供商合作来完善现有产品,并不断吸收与新材料相关的各种功能。

责任编辑:赵栋
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