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重塑美国制造： 3D打印能挽回制造业颓势吗？重塑美国制造： 3D打印能挽回制造业颓势吗？时代周报特约记者 梁耀丹 发自广州当地时间5月22日，马来西亚马印航空完成了波音737 MAX 8的首次商业飞行，开启单通道飞机市场的新时代。5月16日，波音公司刚在西雅图庆祝了这架飞机的交付。这个畅销的机型迄今为止已经获得来自全球87家客户的3700多架订单。与此同时，美国通用电气公司（下称“GE”）航空总部的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前，他们用3D打印机“打印”出的19个燃油喷嘴被安装到了737 MAX的LEAP-1B引擎中，这一技术代表着迄今为止增材制造（即3D打印）在航空工业最具标志性的应用。来不及庆祝，他们又踏上了新的征途。此前，GE相关负责人曾表示，到2020年，3D打印的航空发动机燃料喷嘴将达到4万个。在美国，像GE这样将3D技术应用到工业上的制造商数量正在逐渐增加。有人提出，在3D技术的影响下，“重塑美国制造业”这一口号正在成为现实。GE的“伟大制造”计划科摩位于距瑞士边境仅5公里的意大利北部湖区，几十年来，岸边的面料工厂生产的丝绸成就了纽约、巴黎和米兰等时装公司的辉煌。而如今，一家特殊的制造厂出现在这里，正在进行着一项和3D打印技术有关的“伟大计划”。GE公司的这座工厂位于意大利Talamona市的一个小镇上。该厂主要使用3D打印设备来制造漩涡式喷嘴。据悉，GE公司为这些升级的涡轮和压缩机零部件制造设施总共投入了1000万欧元（约合人民币7711.7万元），并经过了两年的建设，使其成为GE最先进的制造中心之一。过去几年来，GE一直在其全球诸多研发中心加大对3D打印技术研发的投资，这些研发中心的所在城市包括上海（中国）、班加罗尔（印度）、慕尼黑（德国）、尼什卡纳（美国）等。公开资料显示，从2003年GE启动3D打印技术的项目开始，如今，3D打印技术的应用已逐渐延伸到了GE旗下所有业务领域。在自身研发3D打印技术的同时，GE也在收购业内的专业打印公司。2012年，GE出资收购3D打印技术公司莫利斯科技（Morris Technologies），而就在去年，GE又宣布收购德国概念激光公司（SLM Solutions）和瑞典Arcam AB两家3D打印技术公司。业内人士分析，这一系列收购使GE从3D打印行业最大的用户跻身最大供应商之列。所有这些，都是GE“伟大制造（Brilliant Manufacturing）”计划的一部分。查尔斯·吉尔曼是GE航空部3D打印技术研发中心的研究人员之一。他表示，直到2011年GE的航空部门准备用增材制造工艺生产LEAP喷气发动机的燃料喷嘴时，GE在3D打印领域的努力才广为人知。“在GE将3D打印应用到生产流程的计划中，首先选择燃料喷嘴是基于现实的考虑。一台喷气式发动机上有19个燃料喷嘴，如果一个或几个出现故障不会形成灾难性的后果。而且，燃料喷嘴的结构非常复杂，如果使用传统的切削工艺制造成本非常高，而且喷嘴设计也受到很多限制。”吉尔曼表示。GE航空部3D打印技术研发中心负责人格雷格·莫里斯表示，相比传统技术，3D打印制造出的燃油喷嘴耐用性是传统的5倍，重量却只有25%，预计最终年产量可达3.5万件。而在近日，GE还对外宣布打算在10年内卖出1万台3D打印机。“这是一个巨大的数目，也是我们投资这么多钱的原因。”GE增材部门高级销售总监表示。“分散式制造”趋势美国总统特朗普在竞选时就曾表示，贸易行政令将为美国制造业的复兴打好基础。事实上，无论是在美国还是中国，“美国制造业复兴”的话题在近几年来一直受到关注。还在1970年代时，1950多万美国人通过在工厂打工赚取薪水。这一数据此后便持续减少。1999年，美国“新经济”时期，制造业在美国GDP中的比例只有16%。到了年进一步缩水到14%，金融危机爆发后，制造业产值占美国GDP的比例已不到13%。尽管如今现状已经好转，制造业就业人数在2009年时创下1150万人的最低纪录后有所恢复，但未没有回到理想的水平。
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一分钟看图了解发动机排放控制装置......
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汽车排放污染物主要有CO、HC和NOx。
CO主要是因为燃料不完全燃烧形成的，HC产生的原因除燃料不完全燃烧外，缸壁淬冷是排气中HC的主要来源，NOx是发动机燃烧温度过高时，残留的氧气与氮气发生反应的产物。
汽车主要的排放控制装置有三元催化转换系统、二次空气喷射系统、废气再循环系统、曲轴箱强制通风系统、汽油蒸发控制系统等。
三元催化转换系统的结构原理
催化转换器内部结构
净化率与空燃比的关系
二次空气喷射系统的结构原理
吸气控制系统
废气再循环系统的结构原理
曲轴箱强制通风系统的结构原理
汽油蒸发控制系统的结构原理
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日本发布制造业白皮书 寄望于机器人挽救产业颓势
日本制造业近年来有消退的迹象，但是日本政府不断推出调整制造业方向、鼓励制造业发展的政策，努力追赶欧美。
　　二、日本制造业目前还有一个问题，是企业之间的合作不充分。比如说，工厂使用的制造设备的通信标准繁多，许多标准并存，没有得到统一。虽然有对每种装置各不相同的通信标准分别进行转换、使彼此实现通信的技术，但发展标准化面临着诸多障碍。参与起草白皮书的日本经济产业省制造产业局制造政策审议室长西垣淳子指出：&跨越企业和行业的壁垒，强化&横向合作&，在IoT（物联网）时代，这对于日本制造业提高竞争力，具有非常重要的意义。&　　三、要想提高日本制造业的竞争力，还必须使制造现场进一步加快利用软件的速度。这需要在制造现场，扩大对统一管理产品生命周期数据串的软件工具（PLM工具）等的活用，并且强化软件技术人员的培养。　　从这种危机意识上判断日本制造业的困境还为时尚早，如果日本能够通过人才培养机制、利用大数据、人工智能和IoT等改革产业结构，在IoT引领制造业务模式发生巨变、跨越企业和产业框架的标准化动态加速发展的情况下，日本制造业的优势和潜力依然很大，未来发展值得期待。　　日本寄望及IT挽救电子信息产业颓势　　日本《机器人新战略》有三大目标：成为世界机器人创新基地，世界第一的应用国家，引领产业发展。　　日本在2014年的白皮书中主基调是提出发展机器人，而在2015年白皮书中强调大数据、物联网、软件的重要性，机器人、大数据、物联网和软件技术都是日本制造业关注的领域。　　众所周知，日本在和产业方面&以市场育技术&战略非常成功。特别值得我们学习和借鉴的是，日本政府很好地利用了制造业高速发展的机会培育了自己的核心技术和品牌企业。1954年美国人首先提出的概念，1962年就生产出世界上第一台实用机器人。日本某公司1967年从美国引进机器人技术，1968年日本公司就试制出第一台Unimate机器人。随着日本政府的&倍增计划&以及日本制造业连续二十多年的高速发展，战后日本经济快速起飞，日本劳动力短缺等问题凸显，日本政府从1980年开始在各个领域大规模普及推广工业机器人，到1982年日本的高级机器人就占世界市场的56%，是美国的5倍，到20世纪80年代中期就成为工业机器人王国。90年代初期开始又大力实施工业机器人出口战略，近年来出口已经占到七成以上。　　近年来，日本政府看到了中国工业机器人发展的大趋势，也感受到了美国政府和法国等欧洲国家政府大力发展工业机器人的战略和决心。为了巩固大国的地位，2014年的白皮书突出强调了机器人的作用。日，日本政府又推出了《机器人新战略》，主要有三大核心目标：成为世界机器人创新基地，世界第一的机器人应用国家，引领世界机器人产业发展新时代。　　2015年白皮书中强调大数据、物联网、软件的重要性不代表机器人不重要，而是新一代信息技术发展太快，目不暇接，日本企业反应似乎慢了半拍。所以，日本政府希望在更多的领域赶超或者抢占先机。实事求是地说，目前世界上知名的大数据公司、物联网企业、软件企业几乎听不到日本企业的名字。今年笔者参加了几个国际知名电子信息展览会，日本企业少得可怜，也没有几个特装展览，不禁让人感叹：三十年河东，三十年河西。　　日本国内制造业急需进行务实的改善，仅仅扩展上下游产业链，增加产品的种类是不够的，要真正地应用大数据、物联网以及软件等先进技术，加速这方面的人才培养，实现技术和产品的创新，才能更好地应对来自德国、美国等国的压力。白皮书强调，应重点发展制造业的尖端领域，加快机器人、下一代清洁能源汽车、再生以及3D打印等行业的发展。白皮书还强调，为了保障制造业的结构调整，进一步发展高附加值的尖端技术产业，必须加强专业科学技术人才的培养，发展高等职业教育，确保所需的高素质专业技术人才供应。
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