二十世紀における技術の成果の数の機械的世界と20までの開発動向

二十世紀における技術の成果の数の機械的世界と20までの開発動向

科学技術(S&T)二十世紀における世界のメカニックは、情報技術、ナノ材料や自動化などの最新技術の応用に大きな進歩のおかげを行いました。 ..経済学では、業界のメカニックは、依然として28%を占め、大陸で2000万人以上の企業のアクティブで、世界の顔を変更するために貢献し、重要な役割を果たしています世界のGDPの値の25%を雇用し、貢献しています。 この記事では、著者は、20世紀における技術の成果の数の機械的世界と2030年の開発動向を紹介します。

これまでに20世紀の機械的な世界の開発フェーズ

1910年から1900年から:1900年のパリの展示会では、技術金属切削加工を述べました。 1906、およびM.ホワイトFWTaylor金属切断機を開発しました。 1909年、フォードは、自動化された生産ラインを適用しました。

1911年から1930年まで:複数の工作機械、ツール、および新しい製造材料の開発。 効率の原理を実現する1921において、フォード自動車製造するのに必要な材料の量の技術的な分析を行うようになりました。

1931年から1940年まで:機械工学産業における制御システムの分析のための新しい方法を表示します。

1941年と1950年から:1946年、最初の電子計算機の電子ランプ(ENIAC)とJPEckertはJWMauchly製。 1947年に、用語オートメーション(自動化)は、フォード・モーターヘッダーのDSポーズです。 後半に1949年に、複数のシステム、機械、様々なプロセスの自動制御を適用し始めました。

1950:最初の十年は、集積回路(IC)と第1のデジタルコンピュータを発明しました。 1952年には、技術開発、数値制御(数値制御-NC)工作機械の開始。 50代後半、エレクトロニクス、自動化の急速な成長。

60年代:1960年、フォードUnimateの製造および実装によって使用された最初の産業用ロボット。 期間1960-1972は、製品の生産性、品質と精度を改善するために、ミニコンピュータリードの進捗状況のおかげで、コンピュータ数値制御CNC(コンピュータ数値制御型CNC)を適用し始めました機械工学。 年1965-1966では、初めてIBMとGM(ゼネラルモーターズ)は、コンピュータ制御された生産ラインのためのアプリケーション。 1968年に、プログラマブルロジックコントローラPLC(プログラマブル論理コントローラ)を設計し、GMに使用されます。

70年代:70年代初頭には、プロセス・アウトソーシングのレベルを上げるために、サーボモータ制御のために制御するために、研究者の数が増加しています。 1971は、ME Hoff氏は1973年に最初のマイクロプロセッサインテル4004を発明し、CIM(コンピュータ統合生産)統合コンピュータを作るというコンセプトの元を立ち上げました。 1974年、シンシナティミラクロンは、最初のミニコンピュータによって制御されている市場のロボットに置かれました。 ミッド後半70年代、コンピュータ支援によって設計H.Volckez開発プログラム - CAD(コンピュータ支援設計)とコンピュータのヘルプカム(コンピュータ支援製造)によって行われたアプリケーションを起動します。 1977年には、パソコンに現れます。

80年代:制御理論、システム、およびそのような識別、ランダム制御、適応制御、ニューラルネットワーク、エキスパートシステム、ファジー論理などの人工知能システムで多くの進歩を達成して続行進化を計画。 フレキシブル生産システムFMS(フレキシブル生産システム)は多くの製品を同じラインで製造され、それによれば、生まれました。

提示する90年代:CAD / CAM技術の使用は、高速、正確、インテリジェントな、より効率的に工作機械のすべての種類を作り、質量、機械製造の製品より高速を可能にしました。 1995年には、広く使用されている制御装置は、PLCとCNC機能の両方を提供し、PCの工作機械に基づきます。 また、1995年に、開かれた第1期(1995から2005年)、国際プログラムIMS(インテリジェント生産システム - 知的生産システム)オーストラリア、カナダから300社が参加し、研究機関と、米国、EU、日本、韓国、スイス。

2005年には、フェーズ2 IMS国際プログラムを開始しました。

いくつかの成果

加工・製造技術

CAD / CAMの継続的なイノベーションはすべきで、CAD&CAMのためのメーカー金融貯蓄、時間、リソースは、データの幾何学的形状を符号化するためのコンピュータベースの方法です支援してきましたそれが可能なプロセス設計と製造は高度に統合されたために作ります。 コースのCADシステムは、設計されているオブジェクトの性質または機能として、実世界の概念を理解していません。 CADシステムは、暗号化機能、幾何学的な概念を通じてその機能を実現します。 したがって、CADに基づいて設計プロセスは、ジオメトリのデザインのアイデアの移転に関連します。 エキスパートシステムの分野でCAD R&Dによって克服されている他の欠点。 このフィールドは、人工知能(AI Intelligence- Actifial)の研究により形成されています。 エキスパートシステムの例は、CADソフトウェアに材料の性質に関する情報、重量、張力、耐久性、器用さを組み合わせることを含みます。 CADシステムソフトウェアに統合されたデータと他のデータのおかげで、彼が設計図を作成したときに、エンジニアが知っていたかを知ることができるはずです。 次に、CADは、人々が行わエンジニアリングと設計の仕事をどのように考えるかを模倣することができます。 CAD / CAMますますより良いためなどの処理技術を開発するための基礎を作成しておく必要があります。

テクノロジー・プロトタイピング、鋳造と高速ローリング:伝統的な処理方法を強化することに加えて、ラピッドプロトタイピング技術は、モデル植物から、進歩の概念に革命をもたらし、浮上しています詳細なアカウントのプロトタイプが完成します。 ラピッドプロトタイピング機器や高分子材料によって確立された3次元CADモデルから直接3Dパーツを作成します。 SLA(ステレオリソグラフィー)と降水量 - 一般的にリソグラフィキュビズムを使用する2つの技術があります。 SLA技術は、正確な詳細を生成するために決定されたエポキシ樹脂の薄層で加硫プロセスを活性化するためにレーザを使用します。 詳細を補うために溶融プラスチックポリマーの薄い層をカバーする小型の噴霧器を使用して、降水技術。 直接CADデータファイルから詳細を製造するためのおかげで、高速プロトタイピング技術は、デザインを表示するためにプロトタイプモデルの製造に関連する時間とコストの多くを軽減し、適合性、形状や機能をご確認ください。

完全な処理動作と組み合わせた場合、ポリマー成形技術と金属のための低コストの方法でラピッドプロトタイピング技術は、時間とコストを削減するための見通しの多くをもたらすでしょういくつかのより多くのマシン。

電気化学的製造技術(電気化学的作製 - EFAB):EFABは金型なしで製造技術の詳細です。 この技術は他の技術は、このような技術放電加工技術として、行うことができない金属部品マイクロ立体、複雑な形状を製造するために使用することができますレーザ、IC製造技術。 電気めっきによるプロセスオートメーションEFAB製造金属部品は次に、定義されたパターンに従って、クラス独立の多くを形成するに必要な詳細情報を作成するために、他の層とそれを結合します。 このプロセスは、このようなリソグラフィ技術として、高速プロトタイピング技術、製品を作成するために設立された前のサンプルから順に積層多層に基づいて、確立することができますに似ています。 EFABプロセスは、半導体集積回路製造技術の利点は、伝統的な加工技術の長所を結合するように設計されています。 このようなレーザーや放電加工などの精密加工技術で、迅速に詳細の様々な外部委託することができ、コスト効率よく、単一のツールを使用して達成しました。

EFAB製造することが可能な、完全に自動化、EFABは、単一のシステムで行われ、CNC工作機械と同様の精密加工と微細加工技術の多くの利点を兼ね備え最初から最後まで詳細。 任意の設計エンジニアは、すでにこの手順を実行することができ、3D CADに精通しています。 EFABを高精度で詳細の大きなバッチを製造するための効率的な加工技術である(部分は0.001インチ未満の元素を含んで製造することができ、0.0001インチ未満に公差)。 EFABは、高速、使いやすさと技術レベルの半導体チップ製造の精度とスケーラビリティの特性を持つ工作機械の柔軟性の特性を兼ね備えています。

高速マイクロ(マイクロツーリング)のための加工技術を切削:高速加工を使用することには多くの利点があります - HSM(高速加工)マイクロ切削の原則に。 現在のところ、合意された定義やHSMの絶対的なパラメータはありませんが、実際には、それは多くの場合、スピンドル速度で処理されることは25,000回転数/分以上です。

技術放電加工:放電加工EMD(放電加工)は、工具鋼などの様々な形状、特に硬質材料を切断するために使用することができます。 EMD加工プロセス以下による:高速ツール(電極)、胚および電解液と火花のシリーズを作成します。 ワークピースは、石油や楽器に近いように、液体絶縁体中に浸漬されています。 器具は、高電圧DC電源(電源が小さい円弧の何百万人を作成し、各小量に胚の破壊的効果)に接続されています。 放出された金属粒子は、通常、中空の球形は、流体を絶縁することによって、処理領域から除去されます。 EDMは、穴を打ち抜き、切断、ドリル、成形するために使用することができます。 この技術は、また、フライス加工、機械的切断および穿孔の代替並びにレーザー切断及びドリルとして使用することができます。 EDMの無駄を削減する作業が破断楽器を発生することはない主な理由です。 これは、壊れた機器の危険性を有する多くの用途において重要な役割を有しています。

ウォータージェット加工:この技術は技術従来の機械的切断、ならびにレーザ、プラズマと酸素のための代替技術を置き換えるために使用されます。 ウォータージェットシステムは、専用のポンプを作成し、水圧を超える3,400気圧によって補強されている含まれます。 直径2mmを作成して、音の速度よりもはるかに高い速度に到達するために、金属インジェクタサファイアウォータージェットを介して圧縮されます。 硬質材料の場合は、エメリー切断効果を高めるために追加することができます。 アプリケーション技術ウォータージェット加工は、液体処理、汚染された排水、灰、スラグを含む特定の廃棄物の種類を、減少または排除することができます...

製作材料

産業機械工学では、このような金属材料、高分子有機材料と無機セラミック材料などの従来の材料の3つのグループが存在します。もう一つの新素材 - 複合材料開発のための優先順位付けされています。 複合材料は、基本的な上記2または3の人工材料の組み合わせです。

金属材料は、主に鋼は、依然として製造業において重要な役割を果たしています。 ここ数十年の技術材料は、研究、鋼、低合金高強度鋼マイクロ合金化、窒素鋼、耐久性に優れた構造用鋼などの高品質の鉄鋼製品の使用に行っています。 また、アルミニウムは、製造業において重要な役割を果たしています。 アルミニウム合金は、高強度、優れた耐食性が、自動車、航空機や船舶の製造業の適切な材料となっている必要があります。

ポリマー材料、例えば、高い柔軟性、高い化学的環境の様々な安定性とがあれば、容易に、形状及び処理能力、広範囲の用途として多くの利点を有します。 信頼性が高く、低熱抵抗、短寿命ではありませんので、しかし、ポリマーおよび構造材料は制限すべきです。

多くの場合、セラミック材料、耐火グループ内の限られた使用、材料を切断するが、それは構造的なセラミック材料を開発しています。 炭化物セラミック構造システムから作られたエンジンを研究した、新しい時代を試すために準備は、環境を汚染することなく、高効率で水素燃料によって供給エンジンの使用のために開かれました。 ガラスセラミックはまた、潜在的な構造用セラミックスの一種です。

それらの特性は、お互いを補完するように、複合材料は、本質的に、材料の2つ以上のタイプの間のハイブリッドの一種です。 複合構造体は、高強度、良好な延性のための要件は、トップ要件です。 コントロールは、複合材料を製造することは、この材料の開発のための特別な重要性を持っている場合に発生するプロセスです。

材料製造切削工具

一般に炭化成分と切削工具を製造するために使用される材料は、(58%)、サーメット(28%)、セメント炭化物品(14%)が被覆されています。 サーメットは、金属拡散にduuocセラミックビーズです。 Duuocサーメット材料は、炭化物の靭性及び延性を有するセラミックスの高温耐性の特性を組み合わせます。 処理速度に達すると終了を増加させる傾向と、切削工具は、世界中の総サーメット工具の72%を占め、日本でサーメットを用います。 6-8ミクロンなど、最も一般的に0.5ミリメートルの厚さのコーティングで使用されるコーティングされた超硬工具は、TiNの最外層である2-3ミクロンと0.5ミクロンのTiCN、Al 2 O 3のです。 化学蒸着(CVD、化学蒸着)を用いて、ダイヤモンドコーティング技術は、日本で非常に人気duuoc当てはまります。 セメントのダイヤモンドコーティングされた工具三菱DC46コーティングのトップへ。 問題は、ダイヤモンドコーティングされたツールを克服するためには、塗膜の密着性です。 製造業者は、次に発行、10ミクロンのダイヤモンド層が厚い必要とする、例えば、高いケイ素含有量(18%)とアルミニウム合金を機械加工するための、様々なphuuong改善を適用しています接着は非常に重要です。

今日の情報化時代でも変わらない材料科学の役割、コンピュータチップ、携帯電話を持っていません99.99999%純度にシリコン材料を作製していない場合、または光ファイバネットワーク。 過去十年間は、無機化学は、多数の金属、合金及びセラミックスを準備している車が軽く、より多くの燃料効率的になる手助け、航空機が高く飛ぶと速くすることができます.. 。

今日は、材料科学は再び世界を変革する準備をしています。 原料の抽出に満足していないが、研究者が発見し、新しい構造を作成するために働いている、地面です。 彼らはいくつかの時間前にまだ疑似科学(疑似科学)とみなされ、有機・無機化学品、間の文化の壁を破壊することによってそれを行います。 これらの有機化合物-の明日は、これらのプロパティを取得するために一緒に小さなからの原子または分子の大きな、すなわち移植に、ボトムアップアプローチに応じてニーズを満たすために準備されます正確にユーザーのニーズに応じてインチ アーデンBemen、大学Durdueコールこの段階でエンジニアが会う各特定の需要に、新素材の時代の幕開けです。 これも創造主も羨望しなければならない材料の時代を起動します。 つまり、セラミック粒子を含む噴霧物質は、非常に小さい材料は耐摩耗性であるのに役立ちますようになり、新しい医薬品やプラスチック、鉄電池である - 電気ポリマーは、大規模な二重持っているどのような種類私たちが今日使用する電池。 多分、我々は板金を取得します - 衝撃によって変形された後に、古い形状を回復することができる自動車用複合シェル。 軽量の複合材料と靭性の導入は、ジェットエンジンの能力を増大させるであろう。 、環境条件に適応来て問題がある場合に磨耗し、アラートの量をオフセットすることができ、スマート材料、生物学的システムのシミュレーションを、表示されます。 エンジニアリングとナノテクノロジーでは、我々は彼らが生産できるようにしたかった材料のほとんどは - これは、国立科学財団のエグゼクティブ専門材料研究活動、W.ランスハワースの文ですアメリカ(NSF)。またはジョン・ウィーバー、イリノイ大学の教材の頭の見解:「搾取は、分子メカニズムを理解され、ここで出かけるのアイデアは、オブジェクトを生成するために、自然な進化のプロセスを経てきました新素材。 材料は、私たちは氷山の可視部分のように、巨大な基盤となる保留中の発明と発見しながら、これはフィールドであることが、これまでの特許および生産します「ナノ材料の。

米国、日本、イギリス、フランスなどの先進国は、研究を行っている、ミニロボット、ツールのすべての種類を生成するための機械エンジニアリング産業におけるナノ材料のアプリケーションを作成しました治癒の生物医学サービス。 その他の技術発見における精密機械、超精密機械、航空宇宙産業、防衛産業の製造に使用されるナノ材料、および海洋資源や海洋の搾取

世界2030の機械エンジニアリング産業で増加傾向

二十一世紀の初頭には、人類は、publicなどのハイテクセクターを特徴とした科学技術の近代化、革命の嵐の世界の偉大な、特に開発を席巻多くの変化を目撃されています情報技術、バイオテクノロジー、新材料技術 - ナノテクノロジー、新エネルギー技術、航空技術と生活のすべての分野での武器trudang大きな影響、経済と国家の政治、現代の世界の顔を変更することができます。 この偉大な開発では、機械業界の役割は、基本的な作られ、ほとんどすべての経済部門に存在している - 社会、国際社会。 そのため、科学技術の開発動向、機械的及び依然、主に以下の分野のいくつかの開発に焦点を当てて焦点を合わせること。

設計と製造プロセス:アプリケーションソフトウェアの種類を開発し、インテリジェントなソフトウェア・インタフェースの利便性に焦点を当て、CAD / CAMの研究およびアップグレード、続行 - 機械、会議を設計及び製造の増大する要求。 2030年までに、基本的な設計方法を変更します、設計者は、コンピュータ(オンライン)で、主にオンラインで作業します。 知的材料を使用する製品を設計します。 設計と製造計画と仮想番号。 連続製造システム用のモジュールとして設計された方法。 さらに詳しい製造ライン、最も先進的なプロセスの自動化に焦点を当てました。 加工技術は、ナノ構造体を作成する(0.1〜100ナノ以内)ナノスケールで開発されました。 原子・分子レベルからシステムを構築するために、分子レベルで製造されています。 機械製品カテゴリコンパクトな低損失材料、エネルギーと環境配慮の工学に進めるために技術の利用に関する知識を作成するために研究の焦点を合わせます。このような情報技術、新素材技術、ナノテクノロジー、バイオテクノロジーなどの技術の収束に基づいて新たな加工技術の概念の研究開発。 研究・組立技術、複雑な製品の完全なセンサシステム。 インテリジェントマシン知覚 - 新技術ベースの自動化アプリケーション・インタフェースの研究開発。 サービスロボット、ロボットの適応、意識的なロボット、自律型ロボット組合コロニーなどの新しいロボットのコンセプトを見てください。

製作材料:スマート材料は、製造プロセスを提供し、高品質の製造材料に関する新しい知識を生成するために研究を続けます。 ガラス、ハイドロ - 適切な特性を持つ知識、このような圧電セラミックスなどの新しいセラミック材料、生物学的なセラミックス、セラミック膜とガラス材料(ガラス、セラミック、複合セラミックを使用した様々な材料を見てください)導電性微粒子。 均質なブロックポリマーでソート順を見てください。 新素材、三次元ナノ構造の安定性とリソグラフィ技術を研究し続けます。 化学技術と材料加工産業におけるマクロレベルのナノ粒子の統合を見てください。 新しいナノ材料、生体材料とグラフト材料の製造業界で広く応用研究。

ナノサイエンスとナノテクノロジー:複雑なナノ構造と超高レベルの作成の可能性を研究し続けます。 3Dナノ構造複合体および集積複合の製造は20nm以下のナノスケールデバイスの製造、。 統合モデルシリーズの新しいナノ加工技術の開発。 、ナノスケールの感知装置を見て均一なナノチューブを合成する、ナノワイヤは、様々な材料からナノフラーレンとテーブル、ナノ構造の開発を作製しました。 ナノスケールのモータ、ナノスケールのマシンの研究と製造。

製造技術:情報システムminhkhong製造限界(知的生産システム - IMS)を開発します。 インテリジェントシステム(インテリジェントシステム - IS)は、将来の製造プロセスの巨大な産業オートメーション事業をお約束します。 これらのシステムは、業界の増加が注目されており、グローバルな競争力を生成するように設計された活動の全範囲に適用されています。 IS技術の価値と影響は、製造業の新しい時代に貢献し、前の産業革命よりも大きいです。 その職務を行うためにシミュレートし、人間の心のいくつかの肯定的な側面を適用するシステムとして定義されます。 また、ISは知覚、推論と意思決定アクションと人間の能力を高めるためにしようとしていました。 、複雑な予期せぬと予測不可能の状況で機械/装置の要件予測可能かつ効果的な対応を可能にされています。

IMSは、地球規模での機械工学の産業のR&Dの共同のプログラムです。 参加IMSは、企業/企業、取引先、消費者、研究機関、大学、国/国グループ、EU、日本、韓国、スウェーデンの政府であります大学院とアメリカ。 プログラムは、2つのフェーズで構成されています。1995年から2005年までのフェーズ1。 2005年以降のフェーズ2。

IMSは、次世代プロセス技術と製造技術を開発するために設立されました。 IMSの活動が含まれます:グローバルな研究の枠組みを作ります。 プロジェクトコンソーシアムの設立をサポートしています。 グローバルネットワーク; 製造業の現在および将来のニーズを把握し、提供するためのフォーラムを組織します。 これらの活動から成果の普及。 IMSは、教授吉川弘之、東京大学の取締役の主導で1989年に発信されました。 IMSのビジョンは人類の利益と関係するパートナーの利益のための協力のプロジェクトに技術と産業協力を共有するためのグローバルシステムに向かっています。 IMSは、フィージビリティ・スタディ(1992年から1994年)の3年後、1995年にプログラムを開始しました。 合計では、IMSは、新しいメンバーに開か組織として、世界中の29カ国で動作し、参加する政府を奨励しました。

ますますグローバル化する市場統合では、競争だけでなく、企業内、どの世界的なチェーン/供給ネットワーク製品、サービス、および。 国際協力を通じて、IMSは、当事者がバリューチェーンと世界有数のソリューションを開発するための機会を提供します。産業研究士は、ベストプラクティス、ベストプラクティスを共有し、21世紀における包括的なグローバルなビジョンを開発するためのIMSプラットフォームがサポートを提供します。

TC MOSTによれば、