受控电弧增材制造技术，是一种高效低成本增材制造技术。本技术主要包括受控电弧增材制造(3D打印)系统装备和和工艺技术，并且能够实现大型零部件产品的整体增材成形，研发了机器人受控电弧增材成形系统装备和工艺、数控专机型受控电弧增材成形系统装备和工艺，可实现不锈钢、高强铝合金、高强超高强钢、有色合金等中大型零部件的增材成形零部件。受控电弧增材成形速度10kg/h，表面粗糙度0.5mm，代表了国际3D打印技术新的发展方向，可在航空、航天、海洋工程、国防、轨道车辆、新能源、船舶、石油化工、重型机械等各行业获得

适用于院校智能制造、机电一体化、机械制造相关实习实训室设备建设、搬迁及改造，包括数控加工程序管控与机床设备状态监控、生产线的质量监控与质量追溯、生产线的工业应用管控平台与教学平台的集成及MES系统优化等 。

高精度模具制造

机械制造

针对国内锻造行业工厂具备的多品种、大批量、不能一物一码追溯的特点，以及自动化程度和信息化水平普遍较低的现状，开发了拥有十多项知识产权的制造执行系统，已在多家锻造工厂成功实施。 锻造工厂制造执行系统包括六大子系统：企业资源信息管理系统；产品工艺编制以及报价核价系统；生产过程二维码追溯系统；锻造模具成套管理及寿命预测系统；面向异构设备的多源信息融合工况辨识与统一管理系统；生产信息定制及云端发布查询系统。

本项目采用具有自主知识产权的专利技术，制备具有微滤和超滤特性的陶瓷中空纤维膜。本项目采用特殊工艺先通过挤出制备中空纤维原生膜，然后将涂膜液浸涂在中空纤维原生膜表面，经过特殊烧结工艺，得到陶瓷中空纤维超滤膜，本方法也可应用于蜂窝状陶瓷超滤膜。本项目的特点是：工艺简单，所用原料价格低廉，没有昂贵的设备；中空纤维或管式原生膜外表面浸涂勃母石溶胶一步烧结制备出不对称结构的陶瓷中空纤维和管式超滤膜，大大降低了烧结成本，进而降低陶瓷膜制备成本。

轴承智能制造生产示范线以滚动轴承装配为应用场景，基于云平台和工业互联网技术，研制出滚动轴承机器人自动装配作业生产线；运用数据化设计技术，建立滚动轴承机器人自动装配生产线三维数字化模型，结合深度学习等技术，实现滚动轴承装配作业流程优化和仿真；借助无线网和传感器，实时采集滚动轴承装配生产的过程数据，并上传云端，应用数据统计和机器学习技术，自动生成滚动轴承装配生产过程的数据报表；采用云端软件架构，开发集滚动轴承装配生产过程管理、实践教学管理、在线课程和远程教学指导等功能于一体的管理软件，为工科学生或企业员工学习云制造技术，提供一款忠于工业生产场景，云制造技术要素齐备，工艺流程短小精悍，便于实验实训组织和开展的典型生产线。 滚动轴承装配柔性生产组成：由原料货架、AGV、滚动轴承自动装配单元、工业相机、货架等硬件设备构成。工业互联网组建：机器人、PLC、AGV、工业相机等节点及现场传感器，通过工业互联网相连接。生产线数字化模型建立：利用虚拟仿真软件创建设备三维数字化模型。生产工艺流程重组、优化和仿真：基于效率、能耗或设备利用率等，运用智能调度算法，实现过程模拟仿真、流程规划。生产过程精细化管理和智能决策：建立生产过程数据采集和分析系统，利用工业大数据分析技术，自动调整生产工艺参数。

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近日，北京大学物理学院马仁敏研究员课题组实验发现了拓扑能带反转光场限制效应，将拓扑态的利用由拓扑边缘态扩展至拓扑体态，并基于此实现了一种高性能的拓扑体态激光器。这种新型激光器具有垂直出射、高方向性、小体积、低阈值、窄线宽、单横模、单纵模和高边模抑制比等优异特性。相关工作被《Nature Nanotechnology》杂志以标题 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 进行长文报道。 激光器的发明加深了人们对光与物质相互作用的认识，并对现代科学与技术的发展起到了巨大的推动作用。至激光器发明以来，激光微型化始终是一个重要的研究方向。半导体激光器因为易于电泵浦和规模生产与集成等优点，是激光微型化的首要选择。经过几十年的发展，半导体激光器的微型化已经取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面发射激光器（VCSEL），目前已有数以百亿计的该型激光器被广泛应用于数据通讯、激光雷达、人脸识别、数据存储与医疗手术等领域。图1：拓扑体态激光器原理和示意图。(a) 用于构造能带反转的拓扑态和拓扑平庸态光子晶体示意图。(b) 实验中发现能带反转可用来实现光场的反射和限制。(c) 垂直发射拓扑体态激光器示意图。拓扑体态激光器出射方向垂直于光学腔反馈平面。 马仁敏研究员与合作者提出并实现了一种新型垂直发射激光器—拓扑体态激光器。这种新型激光器直径只有数微米，具有良好的垂直发射方向性, 窄线宽，单横模、单纵模，能够在室温下以千瓦每平方厘米阈值稳定工作，单模输出边模抑制比超过36 dB。这些性能与商业化激光二极管相当，根据IEEE以及相关工业标准，指标满足多数应用领域需求。 该类激光器的实现有赖于实验中发现的一种新型光反射和限制机制：能带反转光场限制效应。图1给出了能带反转光场限制效应和基于其实现拓扑体态激光器的原理和示意图：实验中首先通过对二维光子晶体进行变形操作，分别获得了具有拓扑态和拓扑平庸态的能带结构；相较于拓扑平庸态，拓扑态的光子晶体能带结构中发生偶极子和四极子能带间的能量反转；实验和理论计算发现频率靠近能带边缘的光场虽然在拓扑态和拓扑平庸态中都可以自由传播，但是在两者的界面处会发生能带反转引起的光场发射；该能带反转引起的光场反射和限制效应仅发生在布里渊区中心附近，越靠近布里渊区中心，光场反射和限制越有效，使得利用该类型反射机制构建的拓扑体态激光器具有单横模、单纵模、面内反馈、垂直出射等优异特性。图2：拓扑体态激光器件与性能。(a-b) 拓扑体态激光器谐振腔（a）和拓扑界面处（b）的电镜图。（c）随功率变化的光谱。（d）激射光谱。（e）激射实空间近场分布。（f）激射角分辨远场分布。 能带反转光场反射和限制效应为激光物理提供了一种新颖的激光模式选择和出射光场调控机制。基于该原理构建的新型拓扑激光器各项性能均达到了可商业化应用的水平（图2）。新的光场反射和限制机制将拓扑态的利用由拓扑边缘态扩展至拓扑体态，同时该原理可以拓展到电子学、声学和声子学等领域。 该工作发表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，马仁敏研究员为论文通讯作者；北京大学博士后邵增凯、博士生陈华洲和王所为共同第一作者；其他作者包括北京大学博士生冒芯蕊、杨振乾、访问学生王少雷，以及日本国立材料研究所教授胡晓，学生王星翔。这项工作得到国家自然科学基金委、科技部、北京市自然科学基金、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心等的支持。