阿聯(lián)酋：新的增材制造技術(shù)可將飛機(jī)排放量減少 50%

增材制造等技術(shù)創(chuàng)新可以成為應(yīng)對氣候變化危機(jī)的有效工具。一位頂級專家在阿布扎比表示，新興技術(shù)可以確保飛機(jī)節(jié)能并將二氧化碳排放量減少 50%。技術(shù)創(chuàng)新研究所 (TII) 先進(jìn)材料研究中心 (AMRC) 增材制造首席研究員 Nesma Aboulkhair 博士表示，增材制造是一種變革性技術(shù)，它利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件 (CAD) 通過“添加”材料，無論是金屬、混凝土還是塑料。

創(chuàng)新技術(shù)提供“傳統(tǒng)制造工藝的可持續(xù)替代品”

“近年來，增材制造技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，并將成為整個全球制造業(yè)的高度顛覆性力量，” Aboulkhair博士表示。

“增材制造使我們能夠以前所未有的自由度實現(xiàn)令人難以置信的輕量化和功能水平，以促進(jìn)行業(yè)運營——同時為傳統(tǒng)制造工藝提供可持續(xù)的替代方案?！?/span>

Statista 報告稱，全球增材制造市場預(yù)計將在 2028 年達(dá)到 306 億美元，并以每年 14.4% 的速度增長。

意識到這項新技術(shù)的重要性，Aboulkhair 博士指出，許多行業(yè)開始將增材制造整合到他們的業(yè)務(wù)運營中。

“航空航天、汽車和醫(yī)療只是增材制造已經(jīng)影響的一些行業(yè)。使用增材制造，航空航天業(yè)的工程師可以有效地設(shè)計錯綜復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，縮短交貨時間，并消除對大量材料的需求。這確保了飛機(jī)消耗更少的燃料，二氧化碳排放量減半，成本顯著降低，從而為乘客提供合理的機(jī)票價格。”

Aboulkhair 博士表示，汽車行業(yè)使用增材制造無需工具即可生產(chǎn)多個零件，從而降低了生產(chǎn)和開發(fā)成本。

“就像航空航天一樣，汽車行業(yè)也要求其產(chǎn)品能夠承受惡劣的天氣條件和高速行駛。因此，增材制造允許汽車制造商制造復(fù)雜、高質(zhì)量的零件，并提高安全性。”

“使用快速原型制作，制造商能夠評估其對水和高溫的抵抗力，從而提高車輛質(zhì)量。此外，這項技術(shù)用于制造晶格結(jié)構(gòu)，使汽車部件盡可能地符合空氣動力學(xué)和輕量化，”Aboulkhair 博士說，他連續(xù)第二年被評為“斯坦福 2021 年單年引用數(shù)排名前 2% 的科學(xué)家” .

在醫(yī)療領(lǐng)域，增材制造是一項“改變游戲規(guī)則”的技術(shù)，已成功實現(xiàn)突破。

“從解剖模型到手術(shù)級組件再到耐用假肢，增材制造已經(jīng)為醫(yī)療保健行業(yè)創(chuàng)造了奇跡。在不久的將來，增材制造將有助于人體組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，能夠創(chuàng)造出模仿人體組織的功能性組織結(jié)構(gòu)，以恢復(fù)或替換受損的組織或器官?！?/span>

不同于3D打印

當(dāng)被問及增材制造是否與 3D 打印相同時，她解釋說：“雖然增材制造與 3D 打印可以互換使用，但兩者之間的主要區(qū)別在于，3D 打印可以被視為增材制造的一個子集。通過 3D 打印，使用 CAD 軟件的 3D 打印機(jī)逐層構(gòu)建對象?！?/span>

“增材制造是一個更廣泛的術(shù)語，與 3D 打印相比，它包含多種工藝。電子束制造和選擇性激光熔化也是“增材制造”這一概括性術(shù)語下的兩個過程?！?/span>

Aboulkhair 博士說，增材制造通常與商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用相關(guān)，而 3D 打印在娛樂和消費應(yīng)用中占有一席之地。

“增材制造在人體組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域找到了用例，能夠創(chuàng)建模仿人體組織的功能性組織結(jié)構(gòu)，以恢復(fù)或替換受損的組織或器官?！?/span>

Aboulkhair 博士強(qiáng)調(diào)，增材制造是一種“強(qiáng)大且經(jīng)過驗證的”技術(shù)，它正在全面革新生產(chǎn)和商業(yè)模式。

“它在大幅減少對資源和能源密集型制造實踐的需求方面具有巨大潛力。這反過來又減少了供應(yīng)鏈中額外材料的必要性，并為更節(jié)能、綠色和可持續(xù)的流程鋪平了道路?！?/span>

Aboulkhair 博士表示，與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，該技術(shù)具有多項優(yōu)勢。

“除了提高生產(chǎn)力和輕松創(chuàng)造新產(chǎn)品外，它還減少了生產(chǎn)過剩的可能性并創(chuàng)造了環(huán)保產(chǎn)品，僅舉一些好處。

通過利用更快的打印速度和容量，生產(chǎn)過剩的可能性顯著降低，使制造商能夠創(chuàng)造更環(huán)保的運營和極其高效的制造環(huán)境?！?/span>

增材制造可以通過使用可生物降解的有機(jī)資源來幫助制造對環(huán)境友好的產(chǎn)品。

“它采用聚乳酸或生物塑料——一種可持續(xù)、可生物降解且無毒的資源，可大大減少浪費。”

在阿聯(lián)酋增長中的開創(chuàng)性作用

她說，在阿聯(lián)酋，增材制造可用于從航空航天、建筑到醫(yī)療保健等眾多領(lǐng)域，并有可能在該國的工業(yè)增長中發(fā)揮“開創(chuàng)性作用”。

“在阿布扎比，阿提哈德航空集團(tuán)的維護(hù)、維修和大修部門阿提哈德工程公司正在與 3D 技術(shù)供應(yīng)商合作部署 3D 打印，以推出最先進(jìn)的增材制造設(shè)施，能夠創(chuàng)建和減少機(jī)艙部件的重量?！?/span>

“在迪拜，建筑業(yè)已經(jīng)開始實施 3D 打印技術(shù)，該酋長國擁有世界上最大的 3D 打印結(jié)構(gòu)。到 2030 年，迪拜的愿景是在即將到來的所有建筑中使用 3D 打印材料的 25%?！?/span>

2021 年，阿布扎比先進(jìn)技術(shù)研究委員會 (ATRC) 的應(yīng)用研究支柱 TII 成立了增材制造集團(tuán)，這是 AMRC 的一個子集。

“在 AMRC，我們的增材制造實驗室配備了滿足我們未來目標(biāo)的設(shè)備，該中心的核心部件是由德國制造商 Aconity 3D 設(shè)計的金屬 3D 打印機(jī)。由 Aconity MIDI+ 系統(tǒng)提供支持，打印機(jī)可以僅使用松散的粉末金屬原料材料逐層生成復(fù)雜的設(shè)計和特征。我們所有的 AMRC 實驗室都配備了廣泛的套件，用于測試和表征制造組件，包括評估原料材料特性，”去年 4 月加入 TII 的 Aboulkhair 博士說。

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