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美國白宮發布更新版《關鍵和新興技術清單》,3D打印再入其中,確保持續領先

 閱讀次數:930     發布時間:2022-02-16

來源:3D打印技術參考

公眾號ID:AMReference


2月8日,美國白宮發布更新版《關鍵和新興技術清單》(Critical and Emerging Technologies List,簡稱CET List),這或為即將出臺的美國技術競爭力和國家安全戰略提供信息支撐。


美國為了編制這份更新版的CET清單,動用了眾多職能部門。包括來自總統執行辦公室的18個部門、機構和辦公室的專家以及國家安全委員會的相關部門。在過去一年里他們推動了廣泛的跨機構審議過程,確定了可能對美國國家安全至關重要的CET分支領域,3D打印技術再一次被納入其中。


3D打印技術被確定在先進制造名錄下,其他先進制造技術還包括可持續制造、智能制造和納米制造。 

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3D打印技術不僅被列入了名單,而且它對文件中的其他幾項新興技術至關重要,如先進工程材料、自主系統和機器人、生物技術、通信技術、可再生能源發電和存儲、空間系統、半導體和微電子。

雖然3D打印在其中一些領域的應用仍處于起步階段,但該技術有望在許多已確定的領域提供廣泛的應用和研發機會。介于清單中再次包含增材制造,以及其對其他技術領域的重要作用,表明該技術在幫助美國實現其國家安全目標方面的潛力越來越大。

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美國《關鍵與新興技術清單》2020與2022版對比(來自道瓊斯風險合規)

美國軍事組織確實在借助3D打印技術實現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施和應用制定政策、明確責任并細化程序。

美國陸軍不僅要求3D Systems開發9激光器1m*1m x 0.6m的大型金屬3D打印機,同時投資建造目標尺寸9 x 6 x 3.6 m的世界最大金屬3D打印機;

美國空軍則大力開發連續復合材料3D打印,用于無人機機翼成型,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達成25臺2000萬美元的歷史最大政府3D打印機購買交易,這份合同甚至是Stratasys迄今為止最大的政府項目。

此外,美過國防部還授予ExOne粘結劑噴射3D打印移動方艙的制造合同,用以開發一個完全可操作的3D打印移動“工廠”,支持陸、海、空直接部署在野外,支持戰區、災難救濟或其他遠程零件制造任務。

由此可見,美國軍隊從最高決策層到各軍種對這項技術都格外重視。

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美國確實在3D打印技術的某些領域保持著全球領先地位。

大型連續纖維3D打印技術

連續纖維3D打印技術綜合利用工業機器人、末端執行器、原位檢測、智能監測與機器學習等技術,能夠快速輸送、沉積連續纖維增強體。美歐3D打印技術開發商與機器人制造商已共同開發了一系列先進的連續纖維3D打印設備與制造工藝,誕生了Orbital Composites、Continuous Composites、Arris Composites等公司。在該技術領域,我國發展滯后。

增減材3D打印技術

該技術在航空航天、軍事等領域具有重要價值,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等公司在該領域都頗有建樹,尤其以Relativity Space世界最大金屬3D打印機最為知名,借助強大的增減材混合制造能力,該公司能夠在30天內打印出整個火箭整流罩,并能在短短60天內生產出整枚火箭。

粘結劑噴射3D打印技術

美國在該技術領域保持絕對領先地位,幾大粘結劑噴射3D打印的供應商,Exone、Desktop Metal、GE Additive、HP均是美國企業。該技術能夠有效解決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。這項技術被汽車行業廣泛看重,福特、大眾等公司也與相關企業展開了相關合作。而在同技術領域,國內目前鮮有可商業化的產品。

無支撐金屬3D打印技術

不需支撐或少支撐進行大尺寸金屬3D打印對許多工業最終用戶來說非常有吸引力,此舉在增加設計復雜性、簡化后處理方面至關重要。美國Velo3D公司在該技術領域保持絕對領先地位,國內鮮有該方面的技術,更無產品。通過集成質量保證體系及先進的軟件系統以及無支撐技術,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、粉末、幾何構型等因素對于宏觀變形、殘余應力、部件微觀內部金相組織及性能的影響,對于零件控形控性研究與生產具有重要價值。在該技術領域,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。

先進設計軟件

面向增材制造的先進設計工具集合了強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的基礎上,幫助工程師快速掌握面向增材制造的設計方法,充分發揮增材制造帶來的廣闊自由度,同時可重復使用的工作流使設計流程走向自動化。美國nTopology是知名的優化設計平臺,此軟件開發出了一些列優秀的設計,在技術領域國內存在很大差距。

此外,在3D打印應用環節美國也具有領先地位,來自航空航天、汽車行業的用戶積極推進該技術在產業鏈中的應用,并誕生了多個批量化生產的案例。

不過,經過多年發展,國內3D打印技術也獲得了突飛猛進的發展。

此前,美國在樹脂噴射、高性能線材擠出領域保持多年優勢,隨著中國遠鑄智能、上海復志、賽納三維等企業的崛起,該領域已經度過了追趕期;

在高速光固化技術領域,美國Carbon公司遙遙領先,并在材料、設計領域保持先進性,中國在該技術領域較為知名的是清鋒時代。

在材料領域,此前高質量的3D打印材料多依賴進口,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口的時代一去不復返。

在金屬3D打印領域,國內開發商也已經實現了獨立自主,在國內大有完全替代進口品牌的勢頭,無論在打印尺寸、激光器數量和制造效率、質量方面也與國外相當,甚至有超越之勢。

對于高端制造,我國同樣也將部分3D打印技術納入了“限制出口技術目錄”。

最為知名的當屬王華明院士采用3D打印制造大型整體鈦合金結構件的技術,該技術使我國在大型飛機承載結構設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合作開發的微鑄鍛銑一體化增材制造機床也被列入了中國“限制出口技術目錄”,該技術突破了傳統增材技術無法制造鍛件的瓶頸,一經問世便獲得了GE、空客、商飛、西飛、成飛等大型企業的高度關注。

對于3D打印技術的發展水平,中國在某些領域已居全球領先水平,但在某些技術層面則確實存在差距。尤其在技術層級的發展上,中國一直在追逐美國的腳步,當我們大力發展起某項技術時,發現對方已經換了思路,開辟了新的技術領域,這種現象值得我們深思并作出改變。

美國發布的這份更新后的清單不應被解釋為政策制定或資助的優先清單,但它確實清楚地表明了美國為加強國家安全而關注的領域。在制定研究和推進支持國家安全任務的技術計劃時,美國部門和機構可參考這份清單。拜登政府同時也是在告知盟友和合作伙伴,促進和保持共同的技術優勢,保護敏感技術不被挪用和濫用。這也意味著美國一些全球領先的3D打印技術及其產品可能對中國實行禁運。

注:本文內容來自3D打印技術參考。

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