革命性的“机器人铁匠”技术可以恢复美国制造业

机器人已经在工厂组装和焊接产品。它们也可以自己制作组件吗？

虽然它可能是显而易见的，但制造技术与创新之间存在密切的联系。Elon Musk经常谈论“建立机器的机器”，作为他的空间和汽车业务中的真实启动器。

使用更昂贵的更昂贵的，更可扩展的过程允许空间X启动预算的任务，并使用美国国家航空航天局的旧学校制造方法将是不可想象的速度。而新的Tesla Cyber​​truck的非正统设计似乎利用了一种简化的制造过程，这些过程与“模具冲压”金属相当，支持弯曲和折叠金属板。

特斯拉在制造业中投入了巨大的投资，以便更快地建立产品。新推出的Cyber​​truck的设计部分由Tesla的生产计划推动。

现在，一个新的制造方法被称为“机器人锻造”，有可能彻底改变高质量的结构部件的制造方式，导致新的定制和优化产品。我是工程师宽松联盟的一部分，发展这个过程，一种我认为可以帮助恢复美国制造业的技术。

今天的技术

金属零件用于各种高性能和安全关键的运输，采矿，建筑和发电设备等高性能和安全关键应用，如涡轮发动机。大多数是使用少数经典制造过程中的一个，这些过程几十年没有太多变化。

加工切除原料以获得所需的形状;铸造涉及将熔融金属倒入模具中;并形成或锻造变形并将金属挤压成新形状。铸造和锻造通常需要定制模具或模具，可以花费大量时间和费用来设计和制造，但一旦运行就非常富有成效;零件价格便宜，具有高度可重复的特性。这就是为什么坚果和螺栓可以便宜且可靠。

传统金属制造技术。

第二次世界大战后不久，数字制造业迎来了更敏捷的生产，首先使用计算机数字控制加工，从金属块中切割各种形状的组件。生成不同的组件与启动新计算机程序一样简单。计算机数字控制加工的一个常见缺陷是一种低“飞行购买”比率，其中1,000磅钛块可能雕刻，以产生100磅磅磅的航空航天组分。这是昂贵且环境浪费的，但不需要新的投资，并且交货时间很短。

目前，还有其对3D印刷制造这些部件的热情，也称为添加剂制造。此过程还通过一次构建一层，从计算机文件中从计算机文件中进行零件。可以打印通过加工制造的形状，从而允许新的形状具有用于冷却或通信的内部通道。

虽然这些技术具有它们的优点，但它们也有缺点。它们通常不会产生最高水平的强度或韧性，这些过程是浪费的。

机器人加上铁匠

铁匠制造的金属工具通常具有传奇的力量，因为金属的工作，如捏合面团，使其结构更细，更均匀。随着材料的形状，它发展方向强度，沿着其谷物的方向，就像木材一样强烈。然而，没有人的铁匠可以处理飞机着陆装备的尺寸或具有再现性和耐力，使我们经济所需的部件。

机器人铁匠的想法是通过新的数字能力扩展铁匠的艺术。通过重复并递增地形成一块金属来成形，该金属精确地定位成压力机。此动力按或锤子系统将根据所需的形状交换工具。

通过紧密控制材料的变形和机器的位置来形成原料的机器人装置的概念证明演示。

通过自动化塑造部分的过程，而是使用铁匠的基本方法，机器可以治疗较大的部件，比人类更有效和更可重复。

这种新方法有可能有效，一致地使飞机，船舶，潜艇和机车内的结构“骨骼”。或者可以缩小概念以使小型缺乏医疗植入物。

技术将在哪里举行？

2017年俄亥俄州立大学的大学生团队向传统的计算机数字控制铣床中添加了一支大学生的大学生团队，以适应传统的计算机数字控制铣床，在2017年展示了机器人锻造的基本概念。该工作是回应政府资助的联盟升降机（明天轻量级创新）的25,000美元挑战，以展示数字控制变形的整形的关键概念。

但那只是一个开始。如今，在我们将金属塑造成独特的安全关键项的自主机器之前，我们的研究和开发仍然存在。

完全开发机器人铁匠需要合成技术。该系统必须能够了解所形成部件的每个位置处的材料的形状，温度和条件。然后它必须能够控制温度以产生正确的结构和属性。压力机必须挤压有机器人控制所需的组件，按比特变形零件。并且，计算机必须决定如何在接下来的方式移动和击中部分以优化形状和属性，通常从先前的部分进行学习。

所有这些基础技术都在迅速发展，并且没有理由不能将它们作为一种有用和实用的制造技术一起融合在一起，因为最近的一项路线表达研究表明。

历史表明，当佩戴群体聚集在一起形成新的行业时，该创新的发源地（将理念转变为企业）收获了长期福利。底特律与汽车和硅谷有计算机是明显的例子，但托莱多的玻璃制造，在明尼阿波利斯的Akron和医疗器械工程中还有玻璃制造。繁荣技术集群的最近示例通常在美国之外，个人电子制品以新加坡为中心，以中国深圳，中国和先进的半导体器件为中心。早期的簇是偶然的。后来的通常是故意和聪明的政策决策的结果。

在美国出生的伟大技术有很多伟大技术的例子，然后在其他地方制造。例如，智能手机中的许多核心技术是在美国的实验室中开发的，但现在产量现在遍布全球。下一波创新可能会位于技能深度员工的员工和完善的现状。机器人锻造为美国的机会提供了一个机会，如果需要，美国就是领导者。在任何位置保持这种良性循环的核心正在开发工厂，或建造机器的机器。

由俄亥俄州州立大学材料科学与工程专业的Fontana撰写的Glenn S. Daehn。

最初发表在《对话》上。