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Review综述

美国变形制造技术发展浅析

周冬雪李晓红

（北方科技信息研究所，北京，100089）

摘要

变形制造技术作为一项高价值、具有潜在颠覆性的前沿制造技术，旨在将传统成形工艺与数字时代的人工智能、

机器人技术相结合，扩展材料成形能力。该技术自提出以来，得到美国军方、国家制造创新机构、高校等多渠道关注

和支持，取得多项突破性成果。本文概述了变形制造技术的发展背景和概念内涵、技术优势，系统分析了美国国防领

域推动变形制造技术发展的重要成果，最后总结归纳了变形制造技术的军事应用前景。

关键词：变形制造，人工智能，机器人技术，自主锻造，渐进成形，等材成形

中图分类号：TG389；TP249文献标识码：A

0引言

·执行器

成形

变形制造（Metamorphicmanufacturing）由美国轻量化设备

制造创新机构提出，旨在将传统成形工艺与数字时代的人传感器

工智能、机器人技术相结合，扩展材料成形能力，彻底改成形

工具

变当前高质量结构件的生产方式[1-2]。近两年，美国空军、

·传感器

军工企业等高度关注该技术发展，针对国防需求开发出智

能锻造机器人、无模板材渐进成形机器人，实现金属零部

件快速按需制造

本文首先概述了变形制造技术的发展背景和概念内加热·工件

集成计算

涵及其相对数控加工、增材制造的技术优势，其次总结归材料工程

纳了变形制造技术及相关系统的必威体育精装版进展，最后简要分析图1人工锻造（上）与机器人锻造构想（下）

了变形制造的军事应用前景。2016年，美国轻量化制造创新机构通过挑战赛方式

1变形制造技术简介启动“机器人锻造”概念研究，要求设计一台机器，可将

1.1发展背景粘土塑造成预定形状[2]。2017年，俄亥俄州立大学的概

当前以数控加工、增材制造为典型代表的数字化制造念设计脱颖而出，研究团队在传统数控铣床上增加了端部

技术显著推动了制造业发展，但其缺乏同时降低原材料损成形设备，开发出相应软件，并制造出一个马蹄铁和一个

耗和定制材料性能的能力。为此，美国轻量化制造创新机支架。2019年5月，在美国海军研究办公室、美国轻量

构提出“机器人锻造”概念，旨在利用可编程的智能机器化制造创新机构等支持下，美国矿物、金属和材料学会发

人来实现传统人工锻造过程中的锤击、扭转以及拉伸等操布《变形制造：塑造零件按需制造的未来》研究报告，将

作（图1），在保证原材料低耗损的同时提高材料特性，“机器人锻造”概念扩展为“变形制造”，并对变形制造

从而提高加工效率、降低加工成本。的内涵、挑战、前景等开展系统研究。报告发布后，美

成形集成计算国国内媒体对变形制造争相报道，将其视为有望重振美国

材料工程

设备传感器制造业的新兴技术。2020年4月，美国陆军未来司令部

成形首次发布的“未来技术表单”，将变形制造列为处于基础