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基于2009年的路线图,爱迪生焊接研究所(Edison Welding Institute, EWI)(北美焊接和材料结合工程技术领导组织)建立增材制造联盟(AMC),以国家为基础,使得增材制造技术的成熟度提高,对增材制造技术进行倡导资助,促使新兴技术层面向主流制造技术层面推进。
AMC目前包括33个企业成员与合作组织,包含重要的大学研究机构、小型企业、大型企业和政府机构。
与此同时,2009年和2010年美国空军和海军分别举行了增材制造技术研讨会,该研讨会以任务为导向。
2011年,材料与过程工程促进会(SAMPE)召开多方参与的研讨会,直接零部件制造是会议的专注点。
2012年2月,增材制造技术研讨会由科学技术情报委员会和橡树岭国家实验室合作举办,研讨该技术的最新发展情况。
面向学术界的是,德克萨斯大学举办的年度固体无模成型研讨会;面向企业界的是,美国制造工程师协会举办RAPID会议和展览会。
基于对上述分析的总结,可以得出以下值得关注的信息:
(1)2009年之后,以3D打印为代表的增材制造技术得到了美国政府的重视。
基于金融危机的影响,美国政府快速寻找新的增长点以振兴制造业。
此外,与3D打印相关的技术专利正逐步失效。
20世纪80年代中后期,3D打印技术的研发开始,20世纪90年代相关的技术专利开始申请,然而因为有效期届满,目前这些专利的大部分都已失效。
2009年因为有效期届满而失效的就有美国Loctite公司的US5167882立体光刻造型(Stereolithography method)专利、US5137662通过立体光刻造型技术制造三维物体的仪器和方法(Method and apparatus for produ of three-dimensioereolithography)和美国3D Systems公司的US5174931立体光刻造型的仪器和方法(Method of andapparatus f a three-dimensional product by stereolithography)。
(2)美国军方特别重视3D打印代表的增材制造技术。
首先,3D打印技术能够迅速制造复杂结构零件,具有较低的制造样本成品,适合小批量生产,对于军工产品的需求,这些特征足以满足。
其次,美国军工产业强,而一般制造业较为薄弱,军工的优势如资金雄厚、研发能力强、研发基础好和管理模式成熟,可以推动一般制造业的复兴。
如,美国政府2011年出台的“先进制造伙伴关系”
计划以及2012年出台的美国国家制造业创新网络等,美国国防部均参与其中。
(3)3D打印技术路线图的主要参与方正在由美国国家科学基金会、海军研究办公室等政府部门转向爱迪生焊接研究所、材料与过程工程促进会等行业机构。
橡树岭国家实验室也与企业保持着密切的合作关系,如2012年6月,橡树岭国家实验室与Stratasys公司签署合作协议,将共同推动熔融沉积成型增材制造技术的进步。
在研究计划及执行层面,美国福特走在了前面。
福特正在开发一种高度灵活的新型3D打印制造技术,福特称其为自由曲面加工技术(F3T),以降低小批量消费钣金零件所需的本钱和时间。
F3T技术制造三维外形的模具仅仅需要几个小时,一旦投产,原型制造在三日内便能够完成,假如依照传统办法,则需要两到六个月。
而且,F3T技术也为产品制造提供了更广的个性化选择。
但目前F3T技术仍处于早期阶段,仅能提供小范围应用,还无法满足大批量消费。
该技术在航空航天、国防、交通运输和家电行业中也具有宽广的应用前景。
美国能源部计划对新一代产品提供704万美元的能源补助,以推进节能高效的制造工艺。
包括福特和其他协作者在内的五个创新制造项目,初期展开阶段三年,取得了总额为235万美元的能源资助。
2.美国3D打印的发展
如今,美国3D打印发展如火如荼。
2013年,3D打印产品在国际消费电子展(CES)展出,显示3D打印技术正逐渐迈向实用化、方便化、成熟化和规模化。
MakerBot、3D Systems、Formlabs等多家公司展出了涵盖工业、商业和家庭使用全系列的数十款已经实用化的3D打印机产品。
除了3D打印机及其耗材和配件,CES上展出的3D打印建模系统和软件也越来越方便和实用。
用户可以使用虚拟现实雕塑技术(戴上3D眼镜进行3D雕塑建模,通过3D打印机将雕塑实物输出)和123D建模软件(用相机从不同的角度拍摄物体,利用该软件对物体建模,然后打印出3D实物)。
除了推广家庭用3D打印机,美国也已经具有规模大小不一的3D打印店和3D打印工厂,这些店和工厂承接用户的3D打印任务,为消费者提供3D打印服务。
2012年3D打印工厂Shapeways在纽约开业,占地2.5万平方米,能够容纳50台工业3D打印机,根据消费者需求每年可以生产上千万件产品,是目前世界上最大的3D打印工厂。
犹如克里斯安德森在其《创客》一书中所介绍的一样,美国人希望互联网与3D打印机的结合能带来工业生产的革命,迎来个性化产品制造时代。
3D打印技术在军事领域可大展拳脚。
美国媒体以及国会关于是否应该允许使用3D打印技术打印枪支的辩论始终没有降温。
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