,
3D打印技術(shù)再一次被納入其中。
3D打印技術(shù)被確定在先進(jìn)制造名錄下,其他先進(jìn)制造技術(shù)還包括可持續(xù)制造、智能制造和納米制造。

3D打印技術(shù)不僅被列入了名單
,而且它對文件中的其他幾項(xiàng)新興技術(shù)至關(guān)重要
,如先進(jìn)工程材料、自主系統(tǒng)和機(jī)器人
、生物技術(shù)
、通信技術(shù)、可再生能源發(fā)電和存儲
、空間系統(tǒng)
、半導(dǎo)體和微電子。
雖然3D打印在其中一些領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段
,但該技術(shù)有望在許多已確定的領(lǐng)域提供廣泛的應(yīng)用和研發(fā)機(jī)會
。介于清單中再次包含增材制造,以及其對其他技術(shù)領(lǐng)域的重要作用
,
表明該技術(shù)在幫助美國實(shí)現(xiàn)其國家安全目標(biāo)方面的潛力越來越大。
美國《關(guān)鍵與新興技術(shù)清單》2020與2022版對比(來自道瓊斯風(fēng)險合規(guī))
美國軍事組織確實(shí)在借助3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)國土安全方面動作頻繁。
2021年6月10日
,美國防部研究與工程副部長辦公室發(fā)布國防部5000.93指示《增材制造在國防部的使用》
,該指示作為首份面向增材制造(AM)的頂層政策文件,就增材制造在國防部的實(shí)施和應(yīng)用制定政策
、明確責(zé)任并細(xì)化程序
。
美國陸軍不僅要求3D Systems開發(fā)9激光器1m*1m x 0.6m的大型金屬3D打印機(jī),同時投資建造目標(biāo)尺寸9 x 6 x 3.6 m的世界最大金屬3D打印機(jī)
;
美國空軍則大力開發(fā)連續(xù)復(fù)合材料3D打印
,用于無人機(jī)機(jī)翼成型,并且與GE公司開展金屬3D打印探路者計劃
;
美國海軍2021年與Stratasys達(dá)成25臺2000萬美元的歷史最大政府3D打印機(jī)購買交易
,這份合同甚至是Stratasys迄今為止最大的政府項(xiàng)目。
此外,美過國防部還授予ExOne粘結(jié)劑噴射3D打印移動方艙的制造合同
,用以開發(fā)一個完全可操作的3D打印移動“工廠”
,支持陸、海
、空直接部署在野外,支持戰(zhàn)區(qū)
、災(zāi)難救濟(jì)或其他遠(yuǎn)程零件制造任務(wù)
。
由此可見,美國軍隊(duì)從最高決策層到各軍種對這項(xiàng)技術(shù)都格外重視
。


美國確實(shí)在3D打印技術(shù)的某些領(lǐng)域保持著全球領(lǐng)先地位。
大型連續(xù)纖維3D打印技術(shù)
連續(xù)纖維3D打印技術(shù)綜合利用工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器
、原位檢測
、智能監(jiān)測與機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),能夠快速輸送
、沉積連續(xù)纖維增強(qiáng)體
。美歐3D打印技術(shù)開發(fā)商與機(jī)器人制造商已共同開發(fā)了一系列先進(jìn)的連續(xù)纖維3D打印設(shè)備與制造工藝,誕生了Orbital Composites
、Continuous Composites
、Arris Composites等公司。在該技術(shù)領(lǐng)域
,我國發(fā)展滯后
。
增減材3D打印技術(shù)
該技術(shù)在航空航天、軍事等領(lǐng)域具有重要價值
,并因此名列2020年的出口管制名單
。美國洛馬公司、HybridManufacturing Technologies
、Fabrisonic
、Relativity Space等公司在該領(lǐng)域都頗有建樹,尤其以Relativity Space世界最大金屬3D打印機(jī)最為知名
,借助強(qiáng)大的增減材混合制造能力
,該公司能夠在30天內(nèi)打印出整個火箭整流罩,并能在短短60天內(nèi)生產(chǎn)出整枚火箭
。
粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)
美國在該技術(shù)領(lǐng)域保持絕對領(lǐng)先地位
,幾大粘結(jié)劑噴射3D打印的供應(yīng)商,Exone
、Desktop Metal
、GE Additive、HP均是美國企業(yè)。該技術(shù)能夠有效解決3D打印工藝過程中的高成本
、相對較長加工周期的問題
,從而將金屬3D打印推向批量化生產(chǎn)。這項(xiàng)技術(shù)被汽車行業(yè)廣泛看重
,福特
、大眾等公司也與相關(guān)企業(yè)展開了相關(guān)合作。而在同技術(shù)領(lǐng)域
,國內(nèi)目前鮮有可商業(yè)化的產(chǎn)品
。
無支撐金屬3D打印技術(shù)
不需支撐或少支撐進(jìn)行大尺寸金屬3D打印對許多工業(yè)最終用戶來說非常有吸引力,此舉在增加設(shè)計復(fù)雜性
、簡化后處理方面至關(guān)重要
。美國Velo3D公司在該技術(shù)領(lǐng)域保持絕對領(lǐng)先地位,國內(nèi)鮮有該方面的技術(shù)
,更無產(chǎn)品
。通過集成質(zhì)量保證體系及先進(jìn)的軟件系統(tǒng)以及無支撐技術(shù),該公司獲得了來自航空航天和能源市場的充足客戶
。
3D打印仿真軟件
3D打印工藝仿真主要研究加工參數(shù)
、粉末、幾何構(gòu)型等因素對于宏觀變形
、殘余應(yīng)力
、部件微觀內(nèi)部金相組織及性能的影響,對于零件控形控性研究與生產(chǎn)具有重要價值
。在該技術(shù)領(lǐng)域
,美國有ANSYS、Netfabb等成熟的解決方案
,而我國目前還處于研究階段
。
先進(jìn)設(shè)計軟件
面向增材制造的先進(jìn)設(shè)計工具集合了強(qiáng)大的幾何建模和仿真分析功能,并在充分考慮增材制造工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上
,幫助工程師快速掌握面向增材制造的設(shè)計方法
,充分發(fā)揮增材制造帶來的廣闊自由度,同時可重復(fù)使用的工作流使設(shè)計流程走向自動化
。美國nTopology是知名的優(yōu)化設(shè)計平臺
,此軟件開發(fā)出了一些列優(yōu)秀的設(shè)計,在技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)存在很大差距
。
此外
,在3D打印應(yīng)用環(huán)節(jié)美國也具有領(lǐng)先地位,來自航空航天
、汽車行業(yè)的用戶積極推進(jìn)該技術(shù)在產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用
,并誕生了多個批量化生產(chǎn)的案例。
不過,經(jīng)過多年發(fā)展,國內(nèi)3D打印技術(shù)也獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展
。
此前,美國在樹脂噴射
、高性能線材擠出領(lǐng)域保持多年優(yōu)勢
,隨著中國遠(yuǎn)鑄智能、上海復(fù)志
、賽納三維等企業(yè)的崛起
,該領(lǐng)域已經(jīng)度過了追趕期;
在高速光固化技術(shù)領(lǐng)域
,美國Carbon公司遙遙領(lǐng)先,并在材料
、設(shè)計領(lǐng)域保持先進(jìn)性
,中國在該技術(shù)領(lǐng)域較為知名的是清鋒時代。
在材料領(lǐng)域
,此前高質(zhì)量的3D打印材料多依賴進(jìn)口
,但隨著寶航新材料、康普錫威等本土品牌的快速成長
,鈦合金3000元/公斤以及高端材料依賴進(jìn)口的時代一去不復(fù)返
。
在金屬3D打印領(lǐng)域,國內(nèi)開發(fā)商也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自主
,在國內(nèi)大有完全替代進(jìn)口品牌的勢頭
,無論在打印尺寸、激光器數(shù)量和制造效率
、質(zhì)量方面也與國外相當(dāng)
,甚至有超越之勢。
對于高端制造
,
我國同樣也將部分3D打印技術(shù)納入了“限制出口技術(shù)目錄” 。
最為知名的當(dāng)屬王華明院士采用3D打印制造大型整體鈦合金結(jié)構(gòu)件的技術(shù),該技術(shù)使我國在大型飛機(jī)承載結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造方面趕超國外
;此外
,由武漢天昱智能制造有限公司與華中科技大學(xué)合作開發(fā)的微鑄鍛銑一體化增材制造機(jī)床也被列入了中國“限制出口技術(shù)目錄”,該技術(shù)突破了傳統(tǒng)增材技術(shù)無法制造鍛件的瓶頸
,一經(jīng)問世便獲得了GE
、空客、商飛
、西飛
、成飛等大型企業(yè)的高度關(guān)注。
對于3D打印技術(shù)的發(fā)展水平,中國在某些領(lǐng)域已居全球領(lǐng)先水平
,但在某些技術(shù)層面則確實(shí)存在差距
。尤其在技術(shù)層級的發(fā)展上,中國一直在追逐美國的腳步
,當(dāng)我們大力發(fā)展起某項(xiàng)技術(shù)時
,發(fā)現(xiàn)對方已經(jīng)換了思路,開辟了新的技術(shù)領(lǐng)域
,這種現(xiàn)象值得我們深思并作出改變
。
美國發(fā)布的這份更新后的清單不應(yīng)被解釋為政策制定或資助的優(yōu)先清單,但它確實(shí)清楚地表明了美國為加強(qiáng)國家安全而關(guān)注的領(lǐng)域
。在制定研究和推進(jìn)支持國家安全任務(wù)的技術(shù)計劃時
,美國部門和機(jī)構(gòu)可參考這份清單。拜登政府同時也是在告知盟友和合作伙伴
,促進(jìn)和保持共同的技術(shù)優(yōu)勢
,保護(hù)
敏感技術(shù)不被挪用和濫用。這也意味著美國一些全球領(lǐng)先的3D打印技術(shù)及其產(chǎn)品可能對中國實(shí)行禁運(yùn)
。
注:本文內(nèi)容來自3D打印技術(shù)參考
。