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美國希望重返製造業，但該行業必須權衡創造新就業機會和刺激經濟的願望與世界其他地方較低運營成本的競爭現實。雖然傳統的流水線工作可能永遠不會大規模地回到美國，但製造商和政府機構已經開始押注增材製造技術——包括3D列印——他們認為這可能代表該行業的未來。
這個未來究竟會是什麼樣子，以及美國如何實現這一目標，是本週在賓夕法尼亞州立大學舉行的技術展示會的主題，該展示會由該校的創新材料加工中心透過直接數字沉積（CIMP-3D）以及國家增材製造創新研究所（NAMII）贊助。
增材製造工藝基於計算機檔案建立3D物體，方法是在基材上依次沉積薄層液體或粉末金屬、聚合物或其他材料。3D列印與增材製造是同義詞還是其子類別，取決於你問誰。然而，兩者之間存在顯著差異。現在有售價低至 500 美元的 3D 印表機，但它們生產的物體質量相對較低，適合作為玩具、珠寶和其他新奇物品。相比之下，工業增材機器的成本至少為 30,000 美元——而製造高質量金屬產品的雷射單元的成本可能高達 100 萬美元。
當然，增材工藝和材料還遠未成熟到足以支撐整個行業。目前，以層層列印的方式製造物品的速度和規模根本無法替代鑄造、模塑、機加工和其他傳統制造方法。
增材製造的最大成功發生在生物醫學行業，尤其是在製造植入物方面，這些植入物利用該技術的設計靈活性來滿足患者的特定需求，例如定製的髖關節植入物，CIMP-3D 聯合主任 Richard Martukanitz 說。“您可以使用增材製造的高解析度功能在植入物表面放置支架，從而與患者的骨骼材料進行更好的相互作用，”他補充道。“這在歐洲正在進行，因為官員已經認證了增材製造可用於製造生物醫學裝置和植入物。美國正在這方面迎頭趕上。”
NAMII 是美國追趕工作的中心，是奧巴馬總統在 3 月份推出的 10 億美元國家制造業創新網路戰略中建立的 15 個“創新研究所”中的第一個。NAMII 總部位於俄亥俄州揚斯敦，專注於增材製造技術和工藝的開發，並計劃獲得 4500 萬美元的聯邦資金。國防部和能源部已經提供了其中的 3000 萬美元，美國宇航局、國家標準與技術研究院和國家科學基金會預計將在未來四年內投入剩餘的 1500 萬美元。一個由製造公司、大學、社群學院和非營利組織組成的聯盟已承諾向 NAMII 追加 4000 萬美元。
賓夕法尼亞州立大學的 CIMP-3D 研究金屬在 NAMII 增材製造中的應用。在本週的會議上，“我們將為我們新的創新材料加工中心揭幕，該中心是校園內一個佔地 8000 平方英尺的設施，專門用於金屬部件的增材製造，”Martukanitz 說。
如果增材製造要對整個行業產生重大影響，這些投資只是開始。儘管如此，人們仍然對增材技術在未來幾十年內在製造業中發揮重要作用抱有很高的期望。國家情報委員會在 11 月份釋出的《2030 年全球趨勢：替代世界》報告(pdf)預測，到 2030 年，增材製造將超越其目前在汽車和航空航天工業中建立模型和快速原型的功能，從而改變一些傳統大規模生產產品的製造方式。