3D 打印技术的兴起并不意味着每个美国家庭都会拥有一个能够制造任何他们想要的东西的“星际迷航”复制机。但白宫已将宝押在 3D 打印可以从曾经以关闭的钢铁厂而闻名的中西部“铁锈地带”中心彻底改变美国制造业的想法上。
巴拉克·奥巴马总统提出的 10 亿美元制造业创新网络计划的关键在于像克利夫兰的凯斯西储大学这样的地方，在周五下午晚些时候，工程系的创新中心里充满了 3D 打印机和激光切割机的嗡嗡声。该大学是联邦政府资助的国家增材制造创新研究所 (NAMII) 的众多合作伙伴之一，该研究所是一个耗资 3000 万美元的试点研究所，旨在促进 3D 打印在美国制造业中的应用。
凯斯西储大学材料科学与工程系主任兼 NAMII 执行委员会成员詹姆斯·麦格芬-考利表示：“3D 打印的真正价值在于实现使用现有技术无法实现或不具成本效益的事情。”
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们屡获殊荣的新闻报道以支持我们 订阅。 通过购买订阅，您将有助于确保未来能够讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
3D 打印代表了行业专家所称的“增材制造”的最新版本，这是一种通过使用塑料、金属或其他材料逐层构建，将几乎任何计算机设计转化为真实物体的方法。这项技术最终可能会影响到每个主要行业——航空航天、国防、医疗、运输、食品、时尚——甚至对美国制造业的影响比机器人革命还要大。
NAMII 管理委员会成员、独立分析师兼 3D 打印领域领先专家特里·沃尔勒斯表示：“即使这项技术已经存在 20 多年了，华盛顿终于明白了它的意义。”
为什么 3D 打印有意义
沃尔勒斯提到，制造商已经使用这种技术来构建模型和原型，以测试新产品设计已有 20 年的历史。新的 NAMII 工作的不同之处在于，美国政府希望 3D 打印能够帮助生产更多带有“美国制造”印章的产品。
3D 打印的优势在于它能够按需制造单独的、专门定制的零件，而不是像工厂的装配线设备那样生产成千上万的标准化产品。这对于小批量或一次性制造特殊设备或设备的复杂零件，例如战斗机的更换零件或为个别患者手术定制的颌骨植入物，可能被证明尤其具有成本效益。
沃尔勒斯告诉 TechNewsDaily：“如果你要为沃尔玛生产 1000 万个垃圾桶，那么不，你可能会用 3D 打印来制作这些东西的原型，但你不会用这种方式来制造它们。如果你要为 50 到 100 架军用飞机制造零件，那么它就非常适合。”
航空航天巨头波音公司已经证明自己是先驱，它使用 3D 打印技术制造了目前在民用和军用飞机上使用的 22,000 多个零件。美国航空航天业的其余部分正在努力赶上——通用航空上个月宣布收购了俄亥俄州的两家公司，莫里斯技术公司和快速质量制造公司。通用航空的想法是利用其新获得的 3D 打印能力来制造喷气发动机零件。[视频：你自己的 3D 打印机：你什么时候才能在家里拥有一台？]
同样，凯斯西储大学神经外科影像实验室主任大卫·迪恩表示，3D 打印也准备颠覆医疗行业。他指出了 3D 打印的髋关节和膝关节植入物的可能性，这些植入物可以精确地安装到每个患者身上，从而避免与目前不太合适的植入物相关的医疗问题。
迪恩说：“我设想的不仅是患者想要它，因为它会立即对他们更好，而且也不需要因为使用了效果不太好的东西而进行后续修复手术。即使这项技术最初更昂贵，从长远来看，这将节省资金。”
跨越死亡谷
但私营公司无法完全靠自己在美国制造业中掀起 3D 打印革命。许多技术仍然缺乏制造齿轮或设备的强度、质量和精度，这些设备可以可靠地在复杂的、昂贵的机器或设备中工作，并可能产生生死攸关的后果。
NAMII 代理主任拉尔夫·雷斯尼克说：“制造业的要求更高，也更复杂。我们需要有能够满足必要要求的材料特性的项目，这些项目是可重复的，并且从机器到机器、从每天到每天都是相同的——尤其是在航空航天和国防等要求苛刻的行业中。”
这就是 NAMII 这个新的制造研究所发挥作用的地方。它利用政府资金作为胡萝卜加大棒，让公司与大学和非营利组织合作，帮助3D 打印技术在制造领域跨越所谓的“死亡谷”——实验室概念验证和商业产品之间缺乏私人资金的发展时期。
美国国防部带头承担了政府的责任，为新的增材制造研究所贡献了 3000 万美元的大部分资金。NAMII 的灵感来自国家国防制造和加工中心，该组织于 10 年前首次获得资助，目前由雷斯尼克领导，该组织为美国军方节省了 5 亿多美元。
塑造未来
仍然有很多工作要做。NAMII 刚刚在 8 月份正式开业，并在 11 月底发布了首个项目征集。该研究所在俄亥俄州扬斯敦的一个企业孵化器中设有一个办公室，公司捐赠的 3D 打印机可供 NAMII 合作伙伴使用。许多合作伙伴来自曾经的铁锈地带城市，这些城市已经转变为从俄亥俄州托莱多延伸到宾夕法尼亚州伯利恒的“科技带”城市。
如果 NAMII 证明是成功的，并且也许在其联邦资金在三年内用完之前甚至是财务上自给自足的，那么美国政府可能会利用其经验教训来建立奥巴马政府提出的 10 亿美元制造业创新网络的其余部分。
回到凯斯西储实验室，学生们似乎并没有感到肩负着如此重大的责任，他们一边聊天，一边进行着自己的项目。甚至实验室的装饰都弥漫着一种乐趣——三个壁钟显示的时间相同，它们悬挂在标有克利夫兰、阿克伦和扬斯敦等科技带城市名称的标志上方（所有三个城市都位于美国东部时区）。
麦格芬-考利说，他想把匹兹堡添加到时钟上，以更好地反映更广泛的科技带地区。但时钟的指针不必改变——它们只需继续同步地走向未来，一分钟一分钟地前进。
版权所有 2012 TechNewsDaily，一家 TechMediaNetwork 公司。保留所有权利。本材料不得出版、广播、重写或再分发。