Информация для правообладателей
Первые технологии обработки материалов появились ещё в первобытном обществе.
Путь к необходимости применять труд начался с простого понимания о том, что собранные камни и палки, обработанные природой, эффективны в борьбе с животными в плане защиты. Предки человека просто собирали необходимые камни или палки по мере надобности, а после использования выбрасывали их.
Со временем стало понятно, что найти подходящий, обработанный природой камень, не всегда легко, а иногда вообще невозможно. Пришлось накапливать подходящие камни или, используя собственный труд, дорабатывать имеющиеся камни и палки. Так, медленно и постепенно, проходил процесс накопления знаний, которые потом применялись людьми в процессе собственного труда.
Но материалы, которые приходилось обрабатывать нашим предкам, не были достаточно прочными, такими, например, как дерево. То есть для того, чтобы их обработать, приходилось прилагать большие усилия.
Развитие общества потребовало от людей искать новые материалы и новые способы их обработки.
В это трудно поверить, но за всю многовековую историю человечество придумало всего шесть видов технологических процессов обработки материалов.
Перечислим их.
1. Удаление части от целого. Сюда можно отнести такие операции, как точение, фрезерование, сверление, шлифование, пиление, разрезание и травление.
2. Заполнение формы. Сюда относится литьё металлов, стекла, пластмассы, конфет и так далее.
3. Перемещение объёмов заготовки. К этой операции можно отнести прокатку, прессование, волочение, ковку, штамповку, плетение, лепку. Другими словами, это операции, при которых желаемая форма изделия получается в результате заполнения полости, которая придаёт форму заготовке.
4. Присоединение частей. Сюда входят такие операции, как сваривание, склеивание, пайка и сборка.
5. Изменение состояния. К нему относят термическую обработку, полимеризацию, обжиг. К термической обработке, в свою очередь, относят закалку, отжиг, отпуск.
6. И последний технологический процесс, который, кстати, появился сравнительно недавно – это присоединение на микроуровне. Сюда относят химико-термическую обработку покрытия, компактирование металлопорошков, окрашивание и выращивание кристаллов.
Нам с вами встретилось незнакомое название – компактирование металлопорошков. Согласно свободной интернет-энциклопедии Википедия, это принудительное уплотнение наноструктурированных материалов различными методами.
Каждая из этих обработок материала прошла огромное количество изменений. Например, обработка материалов путём резки прошла путь от ножа до лазера.
Давайте заглянем в обычный цех современного машиностроительного завода. Здесь наряду с обыкновенными токарными, сверлильными и фрезерными станками стоят установки, на которых металл режется с помощью струи газа или плазмы. Или с помощью электрических разрядов и лазерного луча.
А давайте подумаем о том, какова причина появления новых технологий. Ведь уже очень давно был внедрён автогенный способ резки металла. Дело в том, что развитие, к примеру, машиностроительных технологий привело к возникновению необходимости в деталях, которые или очень сложно, или вообще невозможно получить традиционными процессами обработки материалов резанием. К таким деталям относятся те из них, которые изготовлены из материалов с высокой твёрдостью и прочностью. И сюда же можно отнести детали со сложными отверстиями и наружными поверхностями.
Однако сегодня появляется необходимость в деталях, которые сложно изготовить даже современными технологиями резки. Именно это и заставляет инженеров искать новые методы металлообработки, основанные на совершенно других физических и химических явлениях. А значит, появлению этих методов должны сопутствовать научные открытия. В данном случае эти методы называют наукоёмкими технологиями.
Обладания даже самой современной технологией обработки материалов недостаточно для успешного развития предприятий, потому как часто их использование ведёт к удорожанию выпускаемой продукции. Иногда даже бывает экономически выгодным использование устаревших технологий. Перед использованием современных технологий на предприятии необходимо учитывать целый ряд сопутствующих факторов.
Задание. Прочитайте текст и обсудите с товарищами по команде, какой вариант из трех предложенных наиболее перспективный на ваш взгляд. Возможно, вы предложите свой вариант?
Предположим, на небольшое предприятие поступил заказ на выпуск скейтов для пальцев.
Чтобы их изготовить, необходимо заказать заготовки определённой формы. Посовещавшись с коллегами по работе, директор остановился на трёх вариантах выполнения заказа.
1. Взять заготовку стандартного размера, однако это приведёт к тому, что в результате выполнения заказа останется много отходов и возникнет проблема их вторичного использования или утилизации.
2. Можно заказать заготовки необходимой длины и ширины. Это, конечно, удобнее, но приведёт к удорожанию продукции.
3. Самостоятельно сделать заготовки нужного размера, но для этого необходимо будет докупить надлежащее оборудование, что потребует денежных средств.
Дополнительные материалы
ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО
Мир совершенствуется каждый день, изобретая и открывая что-то новое, и без этих достижений мы бы не продвинулись так далеко.
Ученые, исследователи, разработчики и дизайнеры со всего мира пытаются воплотить то, что упростит нашу жизнь и сделает ее интереснее.
Вот, несколько технологий будущего, которые поднимают нашу жизнь на совершенно другой уровень.
Биохолодильники
Российский дизайнер предложил концепцию холодильника, названного «Bio Robot Refrigerator», который охлаждает еду с помощью биополимерного геля. В нем нет полок, отделений и дверей – вы просто вставляете еду в гель.
Идея была предложена Юрием Дмитриевым для конкурса Electrolux Design Lab. Холодильник использует всего 8 процентов энергии дома для контрольной панели и не нуждается в энергии для фактического охлаждения.
Биополимерный гель холодильника использует свет, генерируемый при холодной температуре, чтобы сохранять продукты. Сам гель не имеет запаха и не липкий, а холодильник можно установить на стене или на потолке.
Сверхбыстрый 5G Интернет от беспилотников с солнечными панелями
Компания Google работает над дронами на солнечных панелях, раздающими сверхскоростной Интернет в проекте, названном Project Skybender. Теоретически беспилотники будут предоставлять Интернет услуги в 40 раз быстрее, чем в сетях 4G, позволяя передавать гигабайт данных в секунду.
Проект предусматривает использование миллиметровых волн для предоставления сервиса, так как существующий спектр для передачи мобильной связи слишком заполнен.
Однако эти волны имеют более короткий диапазон, чем мобильный сигнал 4G. Компания Google работает над этой проблемой, и если удастся решить все технические проблемы, вскоре может появится Интернет небывалой скорости.
5D диски для вечного хранения терабайтов данных
Исследователи создали 5D диск, который записывает данные в 5 измерениях, сохраняющиеся миллиарды лет. Он может хранить 360 терабайт данных и выдержать температуру до 1000 градусов.
Файлы на диске сделаны из трех слоев наноточек. Пять измерений диска относятся к размеру и ориентации точек, а также их положению в пределах трех измерений. Когда свет проходит через диск, точки меняют поляризацию света, которая считывается микроскопом и поляризатором.
Команда из Саутгемптона, которая разрабатывает диск, смогла записать на диск Всеобщую декларацию прав человека, Оптику Ньютона, Магна Карту и Библию. Через несколько лет такой диск уже не будет экспериментом, а станет нормой хранения данных.
Инъекции частиц кислорода
Ученые из Бостонской детской больницы разработали микрочастицы, наполненные кислородом, которые можно вводить в кровоток, позволяя вам жить, даже если вы не сможете дышать.
Микрочастицы состоят из одного слоя капсул липидов, которые окружают небольшой пузырь кислорода. Капсулы размером 2-4 микрометра подвешены в жидкости, которая контролирует их размер, так как пузыри большего размера могут быть опасны.
При введении, капсулы, сталкиваясь с красными кровяными клетками, передают кислород. Благодаря этому методу удалось ввести в кровь 70 процентов кислорода.
Подводные транспортные туннели
В Норвегии планируют построить первые в мире подводные плавающие мосты на глубине 30 метров под водой с помощью больших труб, достаточно широких для двух полос.
Учитывая сложности перемещения по местности, в Норвегии решили работать над созданием подводных мостов. Ожидается, что проект, на который уже затрачено 25 миллиардов долларов, будет закончен в 2035 году.
Предстоит еще учесть и другие факторы, например, влияние ветра, волн и сильных течений на мост.
Биолюминесцентные деревья
Группа разработчиков решила создать биолюминесцентные деревья с помощью фермента, встречающегося у некоторых медуз и светлячков.
Такие деревья смогут освещать улицы и помогут прохожим лучше видеть ночью. Была уже разработана небольшая версия проекта в форме растения, светящегося в темноте. Следующим шагом станут деревья, освещающие улицы.
Сворачивающиеся в рулон телевизоры
Компания LG разработала прототип телевизора, который можно свернуть как рулон бумаги.
Телевизор использует технологию светодиодов на основе полимерной органики, чтобы уменьшить толщину экрана.
Кроме LG, другие крупные производители электроники, такие как Samsung, Sony и Mitsubishi работают над тем, чтобы сделать экраны более гибкими и портативными.
Развитие технологий в будущем
Бионическая линза для сверхчеловеческого зрения
Канадский врач собирается проводить клинические тестирования «бионических линз», которые в 3 раза улучшают стопроцентное зрение с помощью 8-минутной безболезненной операции.
Новая линза будет доступна уже к 2017 году, улучшая естественный хрусталик глаза. Во время операции шприц внедряет линзу с физиологическим раствором в глаз, и через 10 секунд сложенная линза распрямляется и располагается над естественным хрусталиком, полностью корректируя зрение.
Спрей-одежда
Испанский дизайнер Манел Торрес (Manel Torres) изобрел первую в мире спрей-одежду. Вы можете нанести спрей на любую часть тела, а затем снять его, смыть и снова носить.
Спрей сделан из специальных волокон, смешанных с полимерами, которые придают ткани эластичность и долговечность. Эта технология позволит дизайнерам создавать уникальные предметы одежды с оригинальным дизайном.
Портреты, полученные из ДНК
Студентка Хизер Дюи-Хагборг создает 3D портреты из ДНК, найденных на сигаретных окурках и жевательных резинках на улице.
Последовательности ДНК она вводит в компьютерную программу, которая создает облик человека с образца. Обычно в ходе этого процесса выдают 25-летнюю версию человека. Затем модель распечатывают в 3D портреты в натуральную величину.
Покупки в виртуальной реальности
Один из таких магазинов был открыт на железнодорожной станции в Южной Корее, где вы можете сделать заказ, сфотографировав штрих-код, и ваши покупки доставят домой.
Сеть магазинов Homeplus установила шесть дверей-экранов с изображениями полок в натуральную величину c товарами, которые вы приобрели бы в супермаркете. Под каждым товаром есть штрих-код, который можно отсканировать и отправить с помощью приложения.
Беспилотные автомобили
Ожидается, что к 2020 году появится около 10 миллионов беспилотных автомобилей, что снизит количество смертей на 2500 между 2014 и 2030 годом.
Многие производители автомобилей уже начали внедрять некоторые функции автоматического вождения в производимых автомобилях.
Также есть множество компаний, пытающихся разработать технологии для самоуправляемых автомобилей, как например, Google, объявивший о прототипе беспилотного автомобиля. Полностью автономный автомобиль ожидается к 2019 году.
Город под куполом
В Дубае идет строительство торгового центра, называемого «Mall of the World», накрытого выдвижным куполом, который контролирует климат внутри, и снабжает кондиционированием воздуха.
Комплекс займет площадь 4,46 км2 и и будет включать крупный центр красоты и здоровья, культурно-развлекательный район, отели на 20 тысяч номеров и многое друге. Это будет самый крупный торговый центр с закрытым тематическим парком.
Искусственные листья, преобразующие углекислый газ и солнечный свет в топливо
Ученые разработали новые солнечные элементы, преобразующие углекислый газ в атмосфере в топливо с помощью Солнца.
Хотя предпринималось немало попыток преобразования углекислого газа во что-то полезное, впервые был разработан реальный метод. В отличие от других технологий, для которых нужны благородные металлы, такие как серебро, этот метод использует материал на основе вольфрама, который в 20 раз дешевле и действует в 1000 раз быстрее.
Эти солнечные элементы используют углекислый газ из атмосферы, чтобы произвести синтетический газ – смесь газообразного водорода и окиси углерода, который можно напрямую сжигать или преобразовывать в углеводородное топливо.
Технологии ближайшего будущего
Плазменное силовое поле, защищающее автомобили от несчастных случаев и столкновений
Компания Boeing запатентовали метод создания плазменного поля, быстро нагревая воздух, чтобы быстро поглощать ударные волны.
Силовое поле можно будет генерировать с помощью лазеров или микроволнового излучения. Созданная плазма представляет собой воздух, нагретый до более высокой температуры, чем окружающий воздух, с другой плотностью и составом. Компания считает, что оно сможет отражать и поглощать энергию, генерируемую взрывом, защищая тех, кто находится внутри поля.
Если технологию удастся воплотить в жизнь, это станет революционным развитием в военной области.
Плавучие города
Плавающий экополоис, названный Lilypad, был предложен архитектором Винсентом Каллеба (Vincent Callebaut) для будущих климатических беженцев в качестве долговременного решения проблемы повышения уровня моря. Город может вместить 50 000 людей, используя возобновляемые источники энергии.
Порошковая металлургия
Пластик, полимеры
Композиты
Керамика
Твердые сплавы