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美国希望重返制造业，但该行业必须权衡创造新就业机会和刺激经济的愿望与世界其他地方较低运营成本的竞争现实。虽然传统的流水线工作可能永远不会大规模地回到美国，但制造商和政府机构已经开始押注增材制造技术——包括3D打印——他们认为这可能代表该行业的未来。
这个未来究竟会是什么样子，以及美国如何实现这一目标，是本周在宾夕法尼亚州立大学举行的技术展示会的主题，该展示会由该校的创新材料加工中心通过直接数字沉积（CIMP-3D）以及国家增材制造创新研究所（NAMII）赞助。
增材制造工艺基于计算机文件创建3D物体，方法是在基材上依次沉积薄层液体或粉末金属、聚合物或其他材料。3D打印与增材制造是同义词还是其子类别，取决于你问谁。然而，两者之间存在显著差异。现在有售价低至 500 美元的 3D 打印机，但它们生产的物体质量相对较低，适合作为玩具、珠宝和其他新奇物品。相比之下，工业增材机器的成本至少为 30,000 美元——而制造高质量金属产品的激光单元的成本可能高达 100 万美元。
当然，增材工艺和材料还远未成熟到足以支撑整个行业。目前，以层层打印的方式制造物品的速度和规模根本无法替代铸造、模塑、机加工和其他传统制造方法。
增材制造的最大成功发生在生物医学行业，尤其是在制造植入物方面，这些植入物利用该技术的设计灵活性来满足患者的特定需求，例如定制的髋关节植入物，CIMP-3D 联合主任 Richard Martukanitz 说。“您可以使用增材制造的高分辨率功能在植入物表面放置支架，从而与患者的骨骼材料进行更好的相互作用，”他补充道。“这在欧洲正在进行，因为官员已经认证了增材制造可用于制造生物医学设备和植入物。美国正在这方面迎头赶上。”
NAMII 是美国追赶工作的中心，是奥巴马总统在 3 月份推出的 10 亿美元国家制造业创新网络战略中建立的 15 个“创新研究所”中的第一个。NAMII 总部位于俄亥俄州扬斯敦，专注于增材制造技术和工艺的开发，并计划获得 4500 万美元的联邦资金。国防部和能源部已经提供了其中的 3000 万美元，美国宇航局、国家标准与技术研究院和国家科学基金会预计将在未来四年内投入剩余的 1500 万美元。一个由制造公司、大学、社区学院和非营利组织组成的联盟已承诺向 NAMII 追加 4000 万美元。
宾夕法尼亚州立大学的 CIMP-3D 研究金属在 NAMII 增材制造中的应用。在本周的会议上，“我们将为我们新的创新材料加工中心揭幕，该中心是校园内一个占地 8000 平方英尺的设施，专门用于金属部件的增材制造，”Martukanitz 说。
如果增材制造要对整个行业产生重大影响，这些投资只是开始。尽管如此，人们仍然对增材技术在未来几十年内在制造业中发挥重要作用抱有很高的期望。国家情报委员会在 11 月份发布的《2030 年全球趋势：替代世界》报告(pdf)预测，到 2030 年，增材制造将超越其目前在汽车和航空航天工业中创建模型和快速原型的功能，从而改变一些传统大规模生产产品的制造方式。