21次提及增材制造，美國(guó)發(fā)布新版《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略(NSAM)》

2022年10月7日星期五是美國(guó)“制造日”，當(dāng)天美國(guó)科技政策辦公室(OSTP) 發(fā)布了最新版的《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略(NSAM)》。美國(guó)科技政策辦公室(OSTP) 根據(jù) 2010 年美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)再授權(quán)法案的規(guī)定，自2012年起每 5 年更新一次原始文件。拜登政府希望通過(guò)制造業(yè)來(lái)推動(dòng)美國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全。為了幫助美國(guó)保持全球領(lǐng)先地位，拜登政府致力于振興制造業(yè)、建立強(qiáng)大的美國(guó)供應(yīng)鏈、投資研發(fā) (R&D) 以及培訓(xùn)能夠保障全球經(jīng)濟(jì)的勞動(dòng)力。（文末下載完整版）

美國(guó)的《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略(NSAM)》關(guān)注整個(gè)制造業(yè)，但鑒于增材制造行業(yè)自 2018 年以來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)和發(fā)展，此次最新的戰(zhàn)略更新對(duì)美國(guó)增材制造市場(chǎng)尤為重要。

△《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略(NSAM)》封面

新版《戰(zhàn)略》引言：制造業(yè)與美國(guó)的未來(lái)

先進(jìn)制造被定義為對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品制造方法的改進(jìn)創(chuàng)新，以及利用先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)新產(chǎn)品。美國(guó)在幾項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)上仍處于全球領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)和全球?qū)?yīng)對(duì)氣候危機(jī)所需技術(shù)和設(shè)備的需求急劇上升，但一些先進(jìn)制造業(yè)的產(chǎn)量和就業(yè)人數(shù)大幅下降。美國(guó)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)——先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的貿(mào)易平衡從2001年開始從順差變?yōu)槟娌睿?021.2年的貿(mào)易逆差為1970億美元

制造業(yè)是美國(guó)最大的經(jīng)濟(jì)部門之一，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的11%。雖然從1960年到1990年，制造業(yè)的就業(yè)相對(duì)穩(wěn)定，但從1990年代后期開始下降;從2000年到2010年的十年間，三分之一的美國(guó)制造業(yè)工人(近600萬(wàn)人)失去了工作其中只有不到200萬(wàn)人重新獲得了工作。然而，值得注意的是，制造業(yè)就業(yè)目前高于2020年的峰值，這是自1978年以來(lái)首次超過(guò)上一個(gè)商業(yè)周期的峰值。

2019新型冠狀病毒病全球大流行暴露了制造業(yè)供應(yīng)鏈的脆弱性，導(dǎo)致醫(yī)療用品、關(guān)鍵礦物和半導(dǎo)體等關(guān)鍵產(chǎn)品嚴(yán)重短缺為了加強(qiáng)制造業(yè)供應(yīng)鏈，中小型制造商——那些雇用工人少于500人、占制造商總數(shù)98%、雇員占43%的制造商——將需要美國(guó)政府及其更大的客戶和供應(yīng)商的援助。

因此，美國(guó)必須制定和實(shí)施戰(zhàn)略，通過(guò)對(duì)先進(jìn)制造業(yè)的投資，重新獲得美國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)地位。此外，美國(guó)的制造業(yè)和工業(yè)基礎(chǔ)支撐了美軍使用先進(jìn)技術(shù)保障民主的能力。

該戰(zhàn)略利用公共投入更新了2018年美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)戰(zhàn)略，該法案授權(quán)最初的先進(jìn)制造戰(zhàn)略(2012年)，并每5年更新一次附錄A說(shuō)明了聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的參與和指標(biāo)。附錄B總結(jié)了自2018年戰(zhàn)略發(fā)布以來(lái)取得的進(jìn)展。

△《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略(NSAM)》的三大目標(biāo)

構(gòu)建制造業(yè)供應(yīng)鏈的彈性，增材制造將成為先進(jìn)制造業(yè)整體未來(lái)的核心

與今年早些時(shí)候OSTP對(duì)關(guān)鍵和新興技術(shù)國(guó)家戰(zhàn)略的更新一樣，增材制造行業(yè)迅速增加的合法性和對(duì)投資的吸引力都體現(xiàn)在了《戰(zhàn)略》中。新版本給出了迄今為止對(duì)增材制造最全面詳細(xì)的總結(jié)，涉及了美國(guó)政府對(duì)增材制造領(lǐng)域的設(shè)想和對(duì)其在美國(guó)制造業(yè)中將發(fā)揮的作用。

△橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL) 的多材料打印機(jī)。圖片由 ORNL 提供

與2018年的戰(zhàn)略更新一致，新版《戰(zhàn)略》圍繞三個(gè)相互相關(guān)的目標(biāo)展開：

（1）開發(fā)和實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)（與 2018 年的第一個(gè)目標(biāo)基本相同）；
（2）培養(yǎng)先進(jìn)制造勞動(dòng)力，與2018 年的第二個(gè)目標(biāo)非常相似。主要區(qū)別在于更新后的報(bào)告更加詳細(xì)地強(qiáng)調(diào)了將新工人帶入美國(guó)制造業(yè)勞動(dòng)力庫(kù)的緊迫性。
  (3)  構(gòu)建制造業(yè)供應(yīng)鏈的彈性。第三點(diǎn)是兩份報(bào)告最大的區(qū)別所在，這是對(duì) 2018 年報(bào)告第三個(gè)目標(biāo)的細(xì)化（“擴(kuò)大國(guó)內(nèi)制造供應(yīng)鏈的能力”）。此次更新經(jīng)適應(yīng)了新冠疫情、俄羅斯入侵烏克蘭等完全重塑的全球經(jīng)濟(jì)的需求。

△美國(guó)陸軍中士 3D 打印零件，圖片由 DVIDS 提供

新版《戰(zhàn)略》的第三個(gè)目標(biāo)與增材制造行業(yè)自身的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變一致，這表明增材制造將成為先進(jìn)制造業(yè)整體未來(lái)的核心。盡管報(bào)告中只有一個(gè)小標(biāo)題包含“增材制造”一詞，但該技術(shù)在整篇報(bào)告中被直接提及超過(guò) 20 次，由此可見增材制造的地位越來(lái)越高。此外，在“智能制造”和“供應(yīng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型”等領(lǐng)域，增材制造與其有技術(shù)上的重合，例如納米打印和生物制造。

在所有的目標(biāo)中，增材制造與“3.2：擴(kuò)大努力以減少制造供應(yīng)鏈漏洞”最為相關(guān)。該目標(biāo)包括“3.2.3：改善供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理”和“3.2.4：激發(fā)供應(yīng)鏈敏捷性”等建議。在 3.2.3 的附錄中，報(bào)告的作者建議，“考慮對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行壓力測(cè)試以應(yīng)對(duì)‘ 低概率、嚴(yán)重后果’事件?！?/div>

鑒于增材制造的軍事應(yīng)用激增，在評(píng)估政府各機(jī)構(gòu)在各自先進(jìn)制造進(jìn)展方面的進(jìn)展情況時(shí)，該報(bào)告的作者得出結(jié)論認(rèn)為，商務(wù)部(DOC) 在增材制造應(yīng)用方面最為突出。國(guó)防部(DoD) 和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF) 緊隨其后，其次是NASA和能源部(DOE) 。教育部(ED)、人類健康與服務(wù)部(HHS) 和農(nóng)業(yè)部（美國(guó)農(nóng)業(yè)部）是在先進(jìn)制造業(yè)分析的所有機(jī)構(gòu)中最落后的。作者表明，機(jī)構(gòu)之間的差距不太可能繼續(xù)存在，取而代之的是機(jī)構(gòu)之間的合作，這將決定美國(guó)政府如何以最理想的形象塑造美國(guó)制造業(yè)。國(guó)防部和能源部可能會(huì)帶頭將先進(jìn)制造技術(shù)輸送到與先進(jìn)制造相關(guān)的所有其他機(jī)構(gòu)，并協(xié)調(diào)美國(guó)未來(lái)制造業(yè)的勞動(dòng)力。

換句話說(shuō)，美國(guó)此次提出的戰(zhàn)略改變表明，美國(guó)未來(lái)的許多工人將得到政府的資助，學(xué)習(xí)如何根據(jù)美軍的要求為能源項(xiàng)目生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，以及如何制造和操作設(shè)備。此外，預(yù)計(jì)這些人中有相當(dāng)一部分將進(jìn)入所有其他制造業(yè)，并教授這些部門如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程和供應(yīng)鏈的自動(dòng)化。綜上所述，考慮到手頭的所有考慮因素，增材制造在先進(jìn)制造業(yè)的所有其他領(lǐng)域中具有獨(dú)特的重要意義，因?yàn)樗锌赡軐⑼苿?dòng)新的全球發(fā)展所需的所有松散的技術(shù)協(xié)調(diào)成一個(gè)整體制造環(huán)境。

拜登政府AM Forward 3D打印計(jì)劃

今年5月，美國(guó)拜登政府頒布了加速開發(fā)3D打印技術(shù)的計(jì)劃 (AM Forward) ，美國(guó)大型設(shè)備制造商(OEM)將全面支持中小型企業(yè)(SME)使用3D打印技術(shù)，幫助他們提升工業(yè)制造能力和解決供應(yīng)鏈問(wèn)題。這些大型制造商包括GE（通用電氣）、Lockheed（洛克希德）、Raytheon（雷神）、siemens Energy（西門子能源）、Honeywell（霍尼韋爾）以及Northrup Grumman（諾斯魯普格魯曼）。同時(shí)該計(jì)劃對(duì)所有OEM制造商開放，只要他們支持并采用3D打印技術(shù)。
3D打印在過(guò)去十年中取得了巨大進(jìn)步，已經(jīng)在大型工業(yè)制造中嶄露頭角。像GE Aviation這樣的大型3D打印制造商已經(jīng)真正接受了它，用它來(lái)制造如LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)（在波音737 MAX 和空中客車A320系列上使用）和低壓渦輪葉片的燃料噴嘴。

△GE Aviation利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的燃料噴嘴。圖片來(lái)自通用電氣

同時(shí)，一些公司已經(jīng)采用3D打印來(lái)生產(chǎn)鑄件，但許多中小企業(yè)采用它的速度很慢。因?yàn)橥顿Y新的3D打印機(jī)和軟件的開發(fā)，需要承受一定的債務(wù)和財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，讓許多中小企業(yè)想嘗試但又不敢冒險(xiǎn)。另一層原因是，這些公司也不一定具備安裝和使用增材制造工具的技術(shù)能力。

以上就是拜登政府推出AM Forward計(jì)劃的核心原因。政府牽線為大型OEM與其它供應(yīng)商之間達(dá)成“公共契約”互助，旨在投資研發(fā)新的3D打印設(shè)備、培養(yǎng)專業(yè)人才、提供技術(shù)援助并同意參與標(biāo)準(zhǔn)制定。最重要的是，大型3D打印制造商將提供采購(gòu)“需求信號(hào)”，刺激中小企業(yè)發(fā)展。通用航空表示，其增材制造零件外部采購(gòu)總額30%將針對(duì)美國(guó)中小企業(yè)，雷神科技為50%，同樣，西門子能源增材制造零部件采購(gòu)為20-40%。

△金屬3D打印工藝示意圖，圖片來(lái)自Solothurn

其他公開承諾還包括：

1.通用航空將針對(duì)中小型供應(yīng)商，在使用3D打印或相關(guān)技術(shù)方面展開合作（50%的產(chǎn)品報(bào)價(jià)需求），并將從美國(guó)中小企業(yè)供應(yīng)商采購(gòu)30%的增材制造零件；

2.雷神公司將尋求中小企業(yè)制造商，參與超過(guò) 50% 的增材制造產(chǎn)品的報(bào)價(jià)請(qǐng)求；還將簡(jiǎn)化和加速增材制造零件的采購(gòu)過(guò)程；

3.西門子能源的目標(biāo)是從美國(guó)供應(yīng)商和合作伙伴處采購(gòu)20-40%的增材制造零件和服務(wù)。它將與10-20家美國(guó)中小企業(yè)供應(yīng)商合作，以幫助提高他們的增材制造能力。還將對(duì)10-20家中小企業(yè)供應(yīng)商進(jìn)行檢驗(yàn)和后處理相關(guān)實(shí)踐培訓(xùn)等。

4.洛克希德馬丁公司將與SME供應(yīng)商合作，開展提高增材制造性能的研究，將重點(diǎn)研發(fā)鑄件和鍛件工藝的替代品。同時(shí)，還將進(jìn)一步參與大學(xué)培養(yǎng)3D打印人才，包括課程和學(xué)徒制開發(fā)；

5、霍尼韋爾同樣會(huì)扶持美國(guó)的中小企業(yè)供應(yīng)商發(fā)展，需求3D打印或相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)品、機(jī)械、制造工具或工藝開發(fā)等報(bào)價(jià)。它還將為其中小企業(yè)供應(yīng)商提供零件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)生成、機(jī)器操作、后處理、零件檢查/質(zhì)量管理方面的技術(shù)援助。

為了進(jìn)一步支持AM Forward政策，拜登政府還頒布了一系列政府扶持計(jì)劃，美國(guó)中小企業(yè)制造商可以利用這些政策，來(lái)獲取增材制造并提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。它們包括：

1、 為中小企業(yè)制造商提供融資渠道：通過(guò)降低成本來(lái)支持3D打印設(shè)備的安裝。為了解決這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)農(nóng)業(yè)部將向農(nóng)村制造商提供商業(yè)和工業(yè)計(jì)劃，以支持購(gòu)買新的3D打印設(shè)備，以及提高技工所需的培訓(xùn)。進(jìn)出口銀行計(jì)劃幫助中小企業(yè)升級(jí)其現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備。小企業(yè)管理局將與AM Forward的參與者合作，研究504貸款計(jì)劃和小企業(yè)投資公司(SBIC)計(jì)劃；

2、 向中小企業(yè)制造商提供來(lái)自政府和3D打印設(shè)備制造商的技術(shù)援助：中小企業(yè)制造商已經(jīng)注意到技術(shù)援助的必要性，可以最大限度地利用3D打印機(jī)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

為了支持AM Forward計(jì)劃，能源部將在橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供制造示范基地，供中小企業(yè)制造商測(cè)試新的3D打印技術(shù)。國(guó)防部(DOD)將使用其導(dǎo)師保護(hù)計(jì)劃，為大型OEM企業(yè)提供各方面的補(bǔ)償。同時(shí)，美國(guó)國(guó)防部制造技術(shù)計(jì)劃辦公室將與美國(guó)制造(美國(guó)國(guó)防部贊助的制造創(chuàng)新研究所)和AM Forward成員一起進(jìn)行合作；

3、 投資增材制造人才培養(yǎng)：為了充分受益于增材制造的能力，中小企業(yè)制造商必須對(duì)他們的員工進(jìn)行不同程度的培訓(xùn)，提高工人的專業(yè)技能。因此，美國(guó)制造將與AM Forward參與者一起開發(fā)3D打印人才培訓(xùn)課程，并將與美國(guó)勞工部一起啟動(dòng)增材制造學(xué)徒計(jì)劃；

4、 制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：最后，由于3D打印需要不同的標(biāo)準(zhǔn)和工藝認(rèn)證，美國(guó)商務(wù)部將通過(guò)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)將統(tǒng)一制定標(biāo)準(zhǔn)，以克服廣泛使用金屬基材料時(shí)所帶來(lái)的阻礙。計(jì)劃與ASTM國(guó)際、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)和其他機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)制定，將這些下發(fā)給AM Forward參與者標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。

拜登政府還鼓勵(lì)國(guó)會(huì)通過(guò)《兩黨創(chuàng)新法案》，同時(shí)，白宮在當(dāng)天發(fā)表的聲明中表示:“AM Forward將通過(guò)采用增材制造技術(shù)，提高美國(guó)中小制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造并維持高薪制造業(yè)工作崗位，提高供應(yīng)鏈的韌性，從而降低美國(guó)家庭的成本?！?br />


《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略(NSAM)》原文下載
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2022-10-11 14:38 上傳

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