在現(xiàn)代制造技術(shù)中，我們要對AMT引起足夠的重視，在能源和環(huán)境出現(xiàn)危機時，國人更應(yīng)重視綠色制造;對于3D打印制造，認為它是未來制造業(yè)的制高點，涉及到軍事、經(jīng)濟、工業(yè)等多個領(lǐng)域;是實現(xiàn)中國夢的超時代技術(shù)?，F(xiàn)在對現(xiàn)代綠色制造和3D打印制造作簡要的淺述，主要是引起大家的關(guān)注。

一、現(xiàn)代先進制造和綠色制造

　　現(xiàn)代制造技術(shù)是指制造業(yè)不斷吸收機械工程技術(shù)、電子信息技術(shù)(包括微電子、光電子、計算機軟硬件、現(xiàn)代通信技術(shù))、自動化技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備、材料、能源及現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理和售后服務(wù)以及對報廢產(chǎn)品的回收處理這樣一個制造全過程;實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)、多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力、并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。

　　1、 先進制造技術(shù)(AMT)

　　先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology)，英文縮寫為AMT。1993年，美國政府批準了由聯(lián)邦科學(xué)、工程與技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(FCCSET)主持實施的先進制造技術(shù)計劃(Advanced Manufacturing Technology-AMT)計劃。AMT是美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇，為增強制造業(yè)的競爭力和促進國家經(jīng)濟增長，首先提出的概念。此后，歐洲各國、日本以及亞洲新興工業(yè)化國家如韓國等也相繼作出響應(yīng)。

　　人們往往用AMT來概括微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化的新型系統(tǒng)。具體地說，AMT就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括：計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。AMT是制造業(yè)企業(yè)取得競爭優(yōu)勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優(yōu)勢還有賴于能充分發(fā)揮技術(shù)威力的組織管理，有賴于技術(shù)、管理和人力資源的有機協(xié)調(diào)和融合。 AMT主體技術(shù)包括兩個基本部分：

　　面向制造的設(shè)計技術(shù)群

　　面向制造的設(shè)計技術(shù)群系指用于生產(chǎn)準備(制造準備)的工具群和技術(shù)群。現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是指以電子產(chǎn)品質(zhì)量、性能、壽命、成本和價格的綜合效益最優(yōu)為目的，以電子設(shè)計自動化技術(shù)為手段，以電子技術(shù)理論知識和工藝實踐為依托，以現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與方法為基礎(chǔ)，又好又快地滿足人類社會各領(lǐng)域?qū)﹄娮赢a(chǎn)品和系統(tǒng)需求而進行設(shè)計所采用的各種技術(shù)的總和。這里特別一提的是可制造性設(shè)計，可制造性設(shè)計(DESIGN FORMANUFACTURAB)。

　　ILITY)亦被各方稱為協(xié)同式或同時性工程(concurrent or simultaneous engineering)或是可生產(chǎn)性或生產(chǎn)線之設(shè)計(design for productivity or assembly)――相較于由研發(fā)工程師建立自己的設(shè)計原型(prototype)，然后在未經(jīng)前線生產(chǎn)工人的意見下將之送到生產(chǎn)部門組裝線上的傳統(tǒng)制造方式來說享有非常大的優(yōu)勢。另一方面，一個可制造性團隊的成員包括設(shè)計者、制造工程師：行銷代表、財務(wù)經(jīng)理、研發(fā)人員、原料供應(yīng)商及其他計劃利益相關(guān)者(包括客戶在內(nèi))。因為包含來自各方人士，因此也有助于加速計劃的完成并且可以避免傳統(tǒng)生產(chǎn)方式會碰到的延遲。DFM它主要是研究產(chǎn)品本身的物理特征與制造系統(tǒng)各部分之間的相互關(guān)系，并把它用于產(chǎn)品設(shè)計中，以便將整個制造系統(tǒng)融合在一起進行總體優(yōu)化，使之更規(guī)范，以便降低成本，縮短生產(chǎn)時間，提高產(chǎn)品可制造性和工作效率。它的核心是在不影響產(chǎn)品功能的前提下，從產(chǎn)品的初步規(guī)劃到產(chǎn)品的投入生產(chǎn)的整個設(shè)計過程進行參與，使之標準化、簡單化，讓設(shè)計利于生產(chǎn)及使用。減少整個產(chǎn)品的制造成本(特別是元器件和加工工藝方面)。減化工藝流程，選擇高通過率的工藝，標準元器件，選擇減少模具及工具的復(fù)雜性及其成本。

　　面向制造工藝技術(shù)群

　　制造工藝技術(shù)群是指用于物質(zhì)產(chǎn)品(物理實體產(chǎn)品)生產(chǎn)的過程及設(shè)備。例如，模塑成形、鑄造、沖壓、磨削等。隨著高新技術(shù)的不斷滲入，傳統(tǒng)的制造工藝和裝備正在產(chǎn)生質(zhì)的變化。制造工藝技術(shù)群是有關(guān)加工和裝配的技術(shù)，也是制造技術(shù)或稱生產(chǎn)技術(shù)的傳統(tǒng)領(lǐng)域。

　　傳統(tǒng)制造技術(shù)一般僅指加工制造的工藝方法，實際上只是制造全過程中的一部分;而現(xiàn)代電子制造技術(shù)貫穿了從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、物流、坐產(chǎn)管理、制造裝配、質(zhì)量保證、市場銷售、售后服務(wù)、報廢處理直至回收再利用等全過程，使整個制造過程成為集市場、產(chǎn)品、制造、環(huán)保為一體的大系統(tǒng)。一個產(chǎn)品的導(dǎo)入、一個項目的實施，工程技術(shù)只是系統(tǒng)內(nèi)需要考慮的一部分，而成本效益、社會效益、環(huán)境影響、生態(tài)平衡等都是需要綜合考慮、統(tǒng)籌兼顧的重要內(nèi)容?；诖?，從事電子制造的工程技術(shù)人員，特別是較高層次的設(shè)計管理人員，應(yīng)該具有開闊的視野、系統(tǒng)化思維和協(xié)同管理能力，從而使制造系統(tǒng)運行更優(yōu)化，組織管理模式科學(xué)化，制造過程綠色化，使經(jīng)濟效益與社會效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

　　傳統(tǒng)制造技術(shù)的專業(yè)、學(xué)科單一、界限分明;而先進電子制造技術(shù)的專業(yè)、學(xué)科之間不斷滲透、交叉、融合，有些界限逐漸淡化甚至消失。這使現(xiàn)代電子制造技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化，并已發(fā)展成為以機、光、電為基礎(chǔ)，信息和材料學(xué)科為支撐，集生物、管理、藝術(shù)和人文等學(xué)科技術(shù)于一體的新興交叉的現(xiàn)代高科技。例如采用多學(xué)科仿真技術(shù)，可以計算并模擬出雷達天線和波導(dǎo)的構(gòu)形對微波信號的影響情況;采用優(yōu)化技術(shù)，可以在保證微波信號滿足要求的同時，得到最優(yōu)的天線和波導(dǎo)構(gòu)形;采用快速原型制造技術(shù)，可以自動而迅速地將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或?qū)嶋H零件，從而對產(chǎn)品設(shè)計進行快速評價、測試、改進，以響應(yīng)市場需求。實際上，許多優(yōu)秀的有競爭力的電子產(chǎn)品的實現(xiàn)過程都是現(xiàn)代機械工程、CAD、數(shù)控、激光以及材料等技術(shù)的交叉與優(yōu)化集成的成果。迄今為止，基本沒有學(xué)校能夠設(shè)置知識面如此寬的學(xué)科專業(yè)，也很少有一個人能全面具備如此眾多的專業(yè)能力，現(xiàn)代電子制造除了需要對基礎(chǔ)知識的融會貫通和靈活應(yīng)用，更強調(diào)的是團隊精神和協(xié)調(diào)合作。

　　“綠色制造”(green manufacturing)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，使資源利用率最高、能源消耗最低。由于電子制造業(yè)發(fā)展速度越來越快，規(guī)模越來越大，廢棄電子產(chǎn)品越來越多，對環(huán)境影響面越來越大，因此在電子制造過程中強調(diào)綠色化越來越追切。以歐盟RoHS為起點，WEEE、EuP和REACH等法令相繼推出，在全世界掀起綠色制造的浪潮。

　　綠色設(shè)計

　　傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計，通常主要考慮的是產(chǎn)品的基本屬性，如功能、質(zhì)量、壽命、成本等，很少考慮環(huán)境屬性。按這種方式生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，在其使用壽命結(jié)束后，回收利用率低，資源浪費嚴重，毒性物質(zhì)嚴重污染生態(tài)環(huán)境，形成一個“從搖籃到墳?zāi)埂钡倪^程。綠色設(shè)計的基本思想就是要在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響達到最小。從這一點來說，綠色設(shè)計是從可持續(xù)發(fā)展的高度審視產(chǎn)品的整個生命周期，強調(diào)在產(chǎn)品開發(fā)階段按照全生命周期的觀點進行系統(tǒng)性的分析與評價，消除潛在的、對環(huán)境的負面影響，力求形成“從搖籃到再現(xiàn)”的過程。綠色設(shè)計主要可以通過生命周期設(shè)計、并行設(shè)計、模塊化設(shè)計等幾種方法來實現(xiàn)。

　　綠色材料選擇

　　綠色產(chǎn)品首先要求構(gòu)成產(chǎn)品的材料具有綠色特性，即在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，這類材料應(yīng)有利于降低能耗，環(huán)境負荷最小。具體地說，在綠色設(shè)計時，材料選擇應(yīng)從以下幾方面來考慮。(1)減少所用材料種類。使用較少的材料種類，不僅可以簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，便于零件的生產(chǎn)、管理和材料的標識、分類，而且在相同的產(chǎn)品數(shù)量下，可以得到更多的某種回收材料。(2)選用可回收或再生材料使用可回收材料不僅可以減少資源的消耗，還可以減少原材料。在提煉加工過程中對環(huán)境的污染。寶馬(BMW)公司生產(chǎn)的Z1型汽車，其車身全部由塑料制成，可在20分鐘內(nèi)從金屬底盤上拆除。車上的門、保險杠和前、后、側(cè)面的操縱板都由通用公司生產(chǎn)的可回收利用的熱塑性塑料制成。(3)選用能自然降解的材料。福州塑料科學(xué)技術(shù)研究所與福建省測試技術(shù)研究所已成功研制出由可控光塑料復(fù)合添加劑生產(chǎn)的一種新型塑料薄膜。這種薄膜在使用后的一定時間內(nèi)即可降解成碎片，溶解在土壤中被微生物吃掉，從而起到凈化環(huán)境的作用。(4)選用無毒材料。在汽車和電子工業(yè)中，最常用的是含鉛和錫的焊料。但是鉛的毒性極大，所以近年來，已經(jīng)在油漆、汽油和其他諸多產(chǎn)品中限制或禁止使用它。

　　清潔生產(chǎn)

　　相對于真正的清潔生產(chǎn)技術(shù)而言，這里所提到的清潔生產(chǎn)僅僅指生產(chǎn)加工過程。在這一環(huán)節(jié)，要想為綠色制造做出貢獻，需從綠色制造工藝技術(shù)、綠色制造工藝設(shè)備與裝備等人手。在實質(zhì)性的機械加工中，在鑄造、鍛造沖壓、焊接、熱處理、表面保護等過程中都可以實行綠色制造工藝。具體可以從以下幾方面入手：改進工藝，提高產(chǎn)品合格率;采用合理工藝，簡化產(chǎn)品加工流程，減少加工工序，謀求生產(chǎn)過程的廢料最少化，避免不安全因素;減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染物排放，如減少切削液的使用等。目前多通過干式切削技術(shù)來實現(xiàn)這一目標。

　　綠色包裝和處理技術(shù)

　　綠色包裝是指采用對環(huán)境和人體無污染，可回收重用或可再生的包裝材料及其制品的包裝。首先必須盡可能簡化產(chǎn)品包裝，避免過度包裝;使包裝可以多次重復(fù)使用或便于回收，且不會產(chǎn)生二次污染。如在摩托羅拉的標準包裝盒項目方面，其做法是縮小包裝盒尺寸，提高包裝盒利用率，并采用再生紙漿內(nèi)包裝取代原木漿，進而提高經(jīng)濟效益。在傳統(tǒng)的觀念中，產(chǎn)品壽命結(jié)束后，就再也沒有使用價值了。在綠色制造中，通過綠色處理技術(shù)，如果將廢棄的產(chǎn)品中有用的部分再合理地利用起來，既能節(jié)約資源，又可有效的保護環(huán)境，這也正是有些文獻中所提到的綠色產(chǎn)品的可回收性及可拆卸性設(shè)計問題。如此一來，整個制造過程也會形成一個閉環(huán)的系統(tǒng)，最能有效減輕對環(huán)境的危害，這也正是與傳統(tǒng)制造過程開環(huán)特性最不同的一點。

　　綠色制造全球化

　　綠色制造的全球化特征體現(xiàn)在許多方面，例如：(1)制造業(yè)對環(huán)境的影響往往是超越空間的，人類需要團結(jié)起來，保護我們共同擁有的唯一的地球。(2)ISO14000系列標準的陸續(xù)出臺為綠色制造的全球化研究和應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)，但一些標準尚需進一步完善，許多標準還有待于研究和制定。(3)隨著近年來全球化市場的形成，綠色產(chǎn)品的市場競爭將是全球化的。(4)近年來許多國家要求進口產(chǎn)品要進行綠色性認定，要有“綠色標志”。特別是有些國家以保護本國環(huán)境為由，制定了極為苛刻的產(chǎn)品環(huán)境指標來限制國際產(chǎn)品進入本國市場，即設(shè)置“綠色貿(mào)易壁壘”。綠色制造將為我國企業(yè)提高產(chǎn)品綠色性提供技術(shù)手段，從而為我國企業(yè)消除國際貿(mào)易壁壘進入國際市場提供有力的支撐。這也從另外一個角度說明了全球化的特點。綠色制造的研究和實施需要全社會的共同努力和參與，以建立綠色制造所必需的社會支撐系統(tǒng)。無論是綠色制造涉及的立法和行政規(guī)定以及需要制定的經(jīng)濟政策，還是綠色制造所需要建立的企業(yè)、產(chǎn)品、用戶三者之間新型的集成關(guān)系，均是十分復(fù)雜的問題，其中又包含大量的相關(guān)技術(shù)問題，均有待于深入研究，以形成綠色制造所需要的社會支撐系統(tǒng)。這些也是綠色制造今后研究內(nèi)容的重要組成部分。

　　總之，AMT創(chuàng)新應(yīng)關(guān)注下一代智能制造單元與設(shè)備; 適用于快速而有效地設(shè)計新產(chǎn)品、工藝、設(shè)備及企業(yè)集成化設(shè)計工具; 確保企業(yè)能廣泛了解和應(yīng)用先進制造技術(shù)而進行的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

　　在綠色制造方面，無鉛化首當其沖，但迄今尚未找到理想的解決方案;“無鹵”又掀起波瀾。綠色化是人類文明進步的標志，也是人類科學(xué)發(fā)展之路的必然歸宿。

二、超時代的3D打印制造技術(shù)

　　3D打印制造是制造模式的一次“革命”。3D打印作為一種新的加工工藝，將改變第二次工業(yè)革命產(chǎn)生的以裝配生產(chǎn)線為代表的大規(guī)模生產(chǎn)方式，使產(chǎn)品生產(chǎn)向個性化、定制化轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)生產(chǎn)方式的根本變革。3D打印機的推廣應(yīng)用將減少產(chǎn)品推向市場的時間，產(chǎn)品用戶只要簡單下載設(shè)計圖在數(shù)小時內(nèi)通過3D打印將產(chǎn)品“打印”出來，從而不需要大規(guī)模生產(chǎn)線，不需要庫存大量的零部件，不需要大量的工人。

　　1、3D打印技術(shù)

　　3D打印機誕生于20世紀80年代中期，是由美國科學(xué)家最早發(fā)明的。3D打印機是指利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出真實三維物體的一種設(shè)備，其基本原理是利用特殊的耗材(膠水、樹脂或粉末等)按照由電腦預(yù)先設(shè)計好的三維立體模型，通過黏結(jié)劑的沉積將每層粉末黏結(jié)成型，最終打印出3D實體。3D打印過程可分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑特殊的膠水，然后均勻噴灑粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)，重復(fù)這一過程直到實體模型被“打印”成型。由于其分層加工的過程與噴墨打印機十分相似，所以被稱為“打印技術(shù)”。3D打印技術(shù)是實現(xiàn)加式制造的一種方式。加式制造的主要特征就是利用逐層增加材料的方式生產(chǎn)各種產(chǎn)品，無須模具，因此也被稱為無形制造技術(shù)(Freeform Fabrication，簡稱FF或FFF)?，F(xiàn)代加式制造技術(shù)直接起步于1968年Swainson的專利、1972年Ciraud的專利和1979年Housholder的專利，分別開創(chuàng)了激光三維聚合成型、直接粉末沉積和粉末激光燒結(jié)等加式制造技術(shù)。一般認為，1972年德國人Ciraud提出的利用激光能量光束進行粉末沉積，實現(xiàn)分層疊加成型的技術(shù)，是世界上第一個成功的現(xiàn)代加式制造過程。從上世紀80年代起，各種各樣的加式制造技術(shù)大量出現(xiàn)，并在許多領(lǐng)域里進行了創(chuàng)造性的應(yīng)用，形成今天的加式制造，特別是3D打印技術(shù)的新局面。

　　2、3D打印技術(shù)的未來

　　未來5-10年，隨著技術(shù)的不斷進步及市場需求的擴大，3D打印機將呈現(xiàn)三個方面的發(fā)展趨勢：一是3D打印速度和效率將不斷提升。隨著開拓并行、多材料制造工藝方法的采用，打印速度和效率有望獲得更大提升;二是3D打印材料更加多樣化。隨著先進材料的不斷發(fā)展，智能材料、納米材料、新型聚合材料、合成生物材料等將成為3D打印材料;三是3D打印機價格大幅下降。一些較小規(guī)模的3D打印機制造商已經(jīng)開始推出一萬美元以下的3D打印機。隨著技術(shù)進步及推廣應(yīng)用，3D打印機的價格有望大幅下降。四是3D打印機應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。3D打印機誕生后，早期主要用于航空航天、機械、醫(yī)療、建筑等行業(yè)的模型制作。隨著其進一步走向成熟，3D打印機已開始用來制造汽車、飛機等高科技含量零部件、皮膚、骨骼等活體組織。專家預(yù)計，在不久的將來，從鞋、眼鏡到廚房用具、汽車等各種產(chǎn)品都可以用3D打印機生產(chǎn)出來。3D打印技術(shù)是一種新興的高科技技術(shù)，綜合應(yīng)用了CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、光化學(xué)以及材料科學(xué)等諸多方面的技術(shù)和知識，3D打印技術(shù)的不斷成熟將推動包括新材料技術(shù)、智能制造技術(shù)和堆積制造技術(shù)實現(xiàn)大的飛躍。

　　先進制造技術(shù)是面向全球競爭的，目前每一國家都處于全球化市場中。一個國家的先進制造技術(shù)是支持該國制造業(yè)在全球范圍市場的競爭力。因此，先進制造技術(shù)的主體應(yīng)具有世界水平。但是，每個國家的國情也將影響到從現(xiàn)有的制造技術(shù)水平向先進制造技術(shù)的過渡戰(zhàn)略和措施。我國正在以前所未有的速度進入全球化的國際市場，開發(fā)和應(yīng)用適合國情的先進制造技術(shù)和3D打印制造勢在必行。