增材制造技術(shù)早期叫做快速成型（Rapid Prototyping），  是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一項先進制造技術(shù)，對促進企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有積極的推動作用，主要包括FDM（熔融層積成型）、SLA（立體平版印刷）、SLS（選擇性激光燒結(jié)）和DLP（數(shù)字光處理）等技術(shù)。

三維打印是各種快速成型技術(shù)的統(tǒng)稱?？焖俪尚图夹g(shù)的材料主要是非金屬，主要用于研發(fā)階段的驗證。近年來，國內(nèi)外多家企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)已實現(xiàn)了金屬材料的快速成型，成型的速度、精度不斷提高，材料價格不斷下降，可以直接制造單件小批的零件，因此，國際上將該技術(shù)領(lǐng)域稱為增材制造（Additive Manufacturing）。

目前，國際主流的增材制造產(chǎn)品和解決方案提供商包括3D systems、Stratasys，以及專注于金屬增材制造的EOS等。最近兩年，主流的IT廠商開始進軍該領(lǐng)域，增材制造領(lǐng)域進入了快速發(fā)展階段。例如惠普推出能夠打印真彩色和多種材料的多射流熔融（Multi－Jet Fusion）技術(shù)的3D打印機（型號分別是3200和4200），打印速度比其他三維打印機快十倍。

Autodesk公司則推出基于DLP技術(shù)（數(shù)字光處理，Digital Light Processing）的Ember三維打印機和開放的Spark三維打印平臺，并與Windows10操作系統(tǒng)進行了集成。2016年9月，GE出資6．85億美元收購瑞典著名工業(yè)級3D打印機制造商Arcam公司，該公司擁有電子束熔融（ EBM）金屬3D打印技術(shù)。全球激光加工巨頭通快集團也推出了金屬材料增材制造設(shè)備。最近，由華中科技大學(xué)張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)，成功制造出了世界首批3D打印鍛件。

運用該技術(shù)生產(chǎn)零件，其精細程度比激光3D打印提高50％。同時，零件的形狀尺寸和組織性能可控，大大縮短產(chǎn)品周期。全球IT巨頭、制造業(yè)巨頭和學(xué)術(shù)界的共同關(guān)注，市場對個性化定制需求的迅速增長，推動了增材制造技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。GE在美國匹茲堡設(shè)立了增材制造工廠，西門子則在瑞典設(shè)立了增材制造工廠。

增材制造技術(shù)可以與機器人加工、CAE分析、拓撲優(yōu)化、材料創(chuàng)新，以及傳統(tǒng)的切削加工結(jié)合起來，提高制造效率、提升制造精度、顯著降低零件重量、明顯提升零件強度，大幅度降低制造成本。德國機床巨頭DMG MORI已率先推出增材制造和切削加工實現(xiàn)混合制造的加工中心。全球設(shè)計軟件領(lǐng)導(dǎo)廠商Autodesk公司推出衍生設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)了增材制造技術(shù)與拓撲優(yōu)化技術(shù)的集成應(yīng)用。美國的高端運動品牌Under Armour已經(jīng)使用了Autodesk衍生設(shè)計和增材制造技術(shù)來制造運動鞋。

2、物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（ Internet of Things）是目前全球最熱門的技術(shù)領(lǐng)域之一。未來傳感器的數(shù)量將遠遠超過人類的數(shù)量，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的規(guī)模將遠大于互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟。制造業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最重要的領(lǐng)域。思科公司的研究報告認為，制造業(yè)將占整個物聯(lián)網(wǎng)市場的27％。

GE公司推出的面向制造業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Predix受到業(yè)界高度關(guān)注，該平臺可以有效支撐物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)應(yīng)用。GE組建了GE數(shù)據(jù)集團，力圖將Predix發(fā)展成為制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開放云平臺，最近，GE宣布將Predix平臺全面開放。西門子發(fā)布了開放的工業(yè)云平臺Mindsphere，可以接入各種傳感器的信息，制造企業(yè)可將其作為數(shù)字化服務(wù)，例如預(yù)測性維護、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化的基礎(chǔ)。

美國PTC公司則形成了以物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺ThingWorx為基礎(chǔ)的整體解決方案。三一重工則結(jié)合自身在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面的長期實踐經(jīng)驗，推出了“樹根互聯(lián)平臺”，打造本土的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺。通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對已交付給客戶的產(chǎn)品傳感器參數(shù)的采集，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)預(yù)測性維護和智能服務(wù)，可以促進產(chǎn)品的備品備件銷售，避免產(chǎn)品運行時出現(xiàn)異常停機，具有廣闊的發(fā)展空間。下圖是一個基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護服務(wù)的典型案例。

基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性服務(wù)案例

3、虛實融合技術(shù)

西門子、PTC和達索系統(tǒng)三大PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）技術(shù)主流廠商紛紛強調(diào)Digital Twin（虛實融合）技術(shù)，實現(xiàn)實際產(chǎn)品和數(shù)字產(chǎn)品模型的虛實融合，實際裝備和裝備的數(shù)字化模型的虛實融合，以及實際車間與數(shù)字化車間的虛實融合。

機床實現(xiàn)了加工中心的真實加工過程和數(shù)字模擬的加工過程的虛實融合，通過手機掃描二維碼，可以在加工中心進行實際產(chǎn)品加工時，在手機上看到對產(chǎn)品的三維模型進行的加工仿真。產(chǎn)品的虛實融合技術(shù)使企業(yè)可以從實際產(chǎn)品中，通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，對數(shù)字產(chǎn)品模型進行仿真分析，從而實現(xiàn)不僅知其然，而且知其所以然，幫助企業(yè)改進產(chǎn)品。海爾膠州工廠應(yīng)用了車間的虛實融合技術(shù)，可以將車間的三維數(shù)字模型與MES系統(tǒng)反饋的設(shè)備狀態(tài)等實時信息結(jié)合起來，展示出車間的實時狀態(tài)，為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)提供了新的途徑。

4、協(xié)作機器人（COBOT）

以往，工業(yè)機器人都是與人隔開，孤立地工作。2015年，ABB推出雙臂的14軸協(xié)作機器人YUMI，可以幫助電子工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小件裝配的自動化應(yīng)用，將人與機器人并肩合作變?yōu)楝F(xiàn)實。博世也推出協(xié)作機器人APAS，它是協(xié)作機器人中首個獲得認證的助理系統(tǒng)，可以協(xié)助人類工作，且無需任何額外的防護。機器人的保護皮衣是觸覺檢測裝置，當(dāng)檢測到人靠近時，其會自動降低運行速度；在人離開該區(qū)域后，機器人會白動恢復(fù)正常速度。未來的制造模式并不是機器換人，而是人機協(xié)作。協(xié)作機器人的應(yīng)用將徹底改變未來工廠的生產(chǎn)組織和工人的工作方式。

博世的APAS協(xié)作機器人

5、材料工程

世界材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年約30％的速度增長，化工新材料、微電子、光電子、新能源是研究最活躍、發(fā)展最快的新材料領(lǐng)域，復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣闊。圍繞著材料創(chuàng)新，國內(nèi)外都在開展產(chǎn)學(xué)研的協(xié)作。復(fù)合材料的制造工藝與傳統(tǒng)的金屬材料制作工藝和制造裝備差別很大。既能夠保持材料的強度，又能夠減輕重量，是復(fù)合材料的一大優(yōu)勢。眾所周知，波音787飛機復(fù)合材料的使用率已經(jīng)達到了50％。

波音787復(fù)合材料機頭的制造

國際著名PLM研究機構(gòu)CIMDATA已經(jīng)將材料工程作為產(chǎn)品創(chuàng)新平臺的核心組成部分。在美國國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，已建成的九個研究所中，就包括了輕型現(xiàn)代金屬制造業(yè)創(chuàng)新研究所、復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所、革命性纖維和紡織品創(chuàng)新制造研究所等與材料創(chuàng)新直接相關(guān)的研究機構(gòu)，足以說明美國對材料創(chuàng)新的重視。在新能源領(lǐng)域，石墨烯材料的應(yīng)用也被寄予厚望。

6、人工智能技術(shù)

IBM非常重視人工智能技術(shù)的研究，提出了認知計算（ Cognitive Computing）理念，應(yīng)用到各個行業(yè)。在2016年漢諾威工業(yè)展上，IBM展出了認知計算與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的應(yīng)用。首先通過物聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)過程設(shè)備工況工藝參數(shù)等信息進行實時采集，再對產(chǎn)品質(zhì)量缺陷進行檢測和統(tǒng)計；

然后在離線狀態(tài)下，利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)挖掘產(chǎn)品缺陷與物聯(lián)網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，形成控制規(guī)則；接下來在在線狀態(tài)下，通過增強學(xué)習(xí)技術(shù)和實時反饋，控制生產(chǎn)過程減少產(chǎn)品缺陷；最后集成專家經(jīng)驗，改進學(xué)習(xí)結(jié)果。另外，語音識別技術(shù)在制造業(yè)也開始得到應(yīng)用，例如Honeywell推出了語音揀貨技術(shù)。華中科技大學(xué)李德群院士開發(fā)的智能注塑機，也采用了人工智能技術(shù)來計算最優(yōu)化的工藝參數(shù)，從而大大提高產(chǎn)品的合格率，顯著降低能耗。