美國是3D打印技術的主要推動者。因為美國將網絡化製造視為其核心競爭力,而3D打印技術是美國網絡化製造的關鍵支撐技術。美國政府認為3D打印技術的發展是提高美國製造業競爭力的一條捷徑,3D打印技術使美國在與低成本國家競爭時更有優勢。美國政府對3D打印技術的推動作用主要體現在國家戰略、路線圖、研究計劃及執行3個層麵。
一、國家戰略層麵
奧巴馬總統2011年出台了“先進製造夥伴關係計劃”(AMP);2012年2月,美國國家科學與技術委員會發布了《先進製造國家戰略計劃》;2012年3月,奧巴馬又宣布投資10億美元實施“國家製造業創新網絡”計劃(NNMI),全美製造業創新網絡由15家製造業創新研究所組成,專注於3D打印和基因圖譜等各種新興技術,以帶動製造業創新和增長。在這些戰略計劃中,均將增材製造技術列為未來美國最關鍵的製造技術之一。
2012年4月,“增材製造技術”被確定為首個製造業創新中心;2012年8月,作為“國家製造業創新網絡”計劃的一部分,位於俄亥俄州揚斯敦的美國國家增材製造創新學會(簡稱NAMII)成立,美國國防部、能源部和商務部等5家政府部門共同出資4500萬美元,首筆資金為3000萬美元;俄亥俄州、賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的企業、學校和非營利性組織組成的聯合團體出資4000萬美元,該學會共獲得7000萬美元。這一學會實質上是一個由產、學、研三方成員共同組成的公-私合作研究機構,致力於增材製造技術和產品的開發,增強國內製造業競爭力,其目前主要研究的三項技術主題是打印材料特性和效能的研究、資格鑒定和認證測試,以及加工能力和過程控製。
二、路線圖層麵
美國曾分別於1998年和2009年兩度發布增材製造技術路線圖。美國學界2009年召開的第2個麵向未來10~12年的增材製造技術研發路線圖研討會,匯集了來自學界、企業界和政府的65名專家學者,為增材製造技術製定未來10~12年的研究指南。該研討會關注增材製造技術在設計、工藝建模與控製、材料、生物醫藥應用、能源與可持續發展、教育和研發等各個方麵的未來前景。通過整體評估認定,如果能夠持續推動增材製造技術走在發展前沿,那麽將創造出更大的發展機遇。
這份路線圖報告給出的關鍵建議是建立美國國家測試床中心(NationalTestBedCenter,NTBC),推動未來該領域的設備和人力資源發展,並展示製造研究的概念。在2009路線圖的基礎上,北美焊接和材料結合工程技術領導組織——愛迪生焊接研究所(EdisonWeldingInstitute,EWI)成立了添加製造聯盟(AMC),主要目標是提高增材製造技術的成熟度,並以國家為基礎,倡導資助增材製造技術,將其從目前的新興技術層麵推進到主流製造技術層麵。AMC目前包括大型企業、小型企業以及政府機構和重要的大學研究機構等33個企業成員與合作組織。
三、研究計劃及執行層麵
美國福特走在了前麵。福特正在開發一種高度靈活的新型3D打印製造技術,福特稱其為自由曲麵加工技術(F3T),以降低小批量消費鈑金零件所需的本錢和時間。F3T技術製造三維外形的模具僅僅需求幾個小時,一旦投產,原型製造在三日內便能夠完成,假如依照傳統辦法,則需要兩到六個月。而且,F3T技術也為產品製造提供了更廣的個性化選擇。
但目前F3T技術仍處於早期階段,僅能提供小範圍應用,還無法滿足大批量消費。該技術在航空航天、國防、交通運輸和家電行業中也具有寬廣的應用前景。美國能源部計劃對新一代產品提供704萬美元的能源補助,以推進節能高效的製造工藝。包括福特和其他協作者在內的五個創新製造項目,初期展開階段三年,取得了總額為235萬的能源資助。