軍事對3D打印需求越來越剛需，美國防部砸大錢升級武器供應(yīng)鏈生態(tài)

南極熊導(dǎo)讀：最近和一些朋友交流得知，中國某3D打印廠商的某款產(chǎn)品突然收到某國的超級大訂單，一個訂單頂?shù)蒙线^去一年的銷量，主要用途就是軍事里的大量應(yīng)用。3D打印機，其實在很多時候，已經(jīng)變成了低成本、簡單易用的武器零件制造工具。

近年來，3D打印技術(shù)在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，在不同領(lǐng)域的創(chuàng)新和應(yīng)用案例不斷增加，因此也受到了各國政府的密切關(guān)注。作為全球科研創(chuàng)新技術(shù)的熱點陣地，美國針對這一前沿技術(shù)一直以來也都是采取積極舉措，并從政府層面相繼出臺了一系列支持性政策，旨在激勵創(chuàng)新、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并為美國在全球增材制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位提供支撐。

拜登政府上臺以來，更是在3D打印領(lǐng)域瘋狂撒錢。其提出的制造業(yè)回歸計劃不僅關(guān)注于重建制造業(yè)，更重視以特定方式建立區(qū)域集群或“生態(tài)系統(tǒng)”，這就為能夠提供即時生產(chǎn)能力的3D打印技術(shù)的崛起提供了良好的政治資源。在過去的一年里，美國政府圍繞3D打印推出的一系列政策和舉措涉及資金投入、法規(guī)制定、教育培訓(xùn)、建筑、能源、醫(yī)療保健以及國防軍事等多個方面，彰顯了政府對3D打印技術(shù)的重視與支持。隨著3D打印技術(shù)的不斷進步與應(yīng)用范圍的拓展，該技術(shù)正逐漸成為美國制造業(yè)和創(chuàng)新發(fā)展的重要推動力量。在本期文章中，南極熊依照時間順序，總結(jié)了美國2023年在3D打印方面推出的相關(guān)支持性政策和舉措，其中軍事領(lǐng)域占據(jù)了絕大部分資金投入，具體內(nèi)容如下：

1、美國防部撥款弗吉尼亞理工大學(xué)80萬美元購買AFSD設(shè)備

2023年1月，美國弗吉尼亞理工大學(xué)獲得80萬美元（約536萬人民幣）資金，用于購買攪拌摩擦沉積3D打印技術(shù)(AFSD)機器，該項技術(shù)的制造速度要比常規(guī)SLM快十倍。這筆款項來自國防部2023年國防大學(xué)研究儀器計劃(DURIP)的撥款，以促進該校在先進制造和新材料開發(fā)方面的教育和研究。據(jù)悉，所購得的3D打印摩擦攪拌沉積機機器將安置在弗吉尼亞理工大學(xué)的材料科學(xué)與工程系，用于支持學(xué)生們的科學(xué)研究，推動美國在太空旅行、國防、醫(yī)療保健和工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。DURIP計劃的實施有助于保持美國大學(xué)的科學(xué)領(lǐng)先能力，并培訓(xùn)新一代研究人員，從而建立一個有彈性的國防生態(tài)系統(tǒng)。

△前沿作戰(zhàn)基地的MELD增材制造維修概念圖

2、美國政府支持UOW大學(xué)3D打印循環(huán)經(jīng)濟解決方案

2023年1月，澳大利亞伍倫貢大學(xué)(UOW)的研究團隊在美國國家科學(xué)基金會和澳大利亞CSIRO的支持下，將利用塑料發(fā)3D打印可持續(xù)住宅和家具項目，以開發(fā)循環(huán)經(jīng)濟解決方案。該項目名稱可概括為“設(shè)計循環(huán)經(jīng)濟，即使用離網(wǎng)集裝箱式3D打印機和從實踐中解決當(dāng)?shù)厮芰蠌U物問題“，項目已獲得美國國家科學(xué)基金會的融合加速器計劃Track I（可持續(xù)材料應(yīng)對全球挑戰(zhàn)）的資助。研究團隊致力于尋找解決方案塑料的禍害，并將材料進一步納入循環(huán)經(jīng)濟，以用于其它增值目的。

△Azure采用可回收塑料進行3D打印的房屋示例

3、美國海軍為軍艦安裝Meltio 混合金屬 3D 打印機

在2023年初，美國海軍分別為其埃塞克斯號軍艦和巴丹（USSBataan）號海軍突擊艦安裝了金屬3D打印機，以確保急需工具和零件的艦載維修能力。這臺機器是由Meltio和Haas Automation公司聯(lián)手打造，其中Haas負責(zé)提供菲利普斯混合增材系統(tǒng)（Phillips Additive Hybrid）的生產(chǎn)。將Meltio線激光金屬沉積頭集成到哈斯TM-1計算機數(shù)控軋機上（該設(shè)備已被證明能在幾艘航空母艦上的浮動環(huán)境中可靠運行），能夠在同一系統(tǒng)中同時提供增材制造和減材制造能力。與典型的加工模式相比，這反過來又提高了效率并減少了浪費。這一最新里程碑代表著混合增材技術(shù)在海洋領(lǐng)域有著巨大的工業(yè)應(yīng)用價值，也展現(xiàn)出美國國防部（DoD）希望通過引進增材制造技術(shù)降低軍事項目成本，同時也能夠更快地制造性能更好的零件。

△菲利普斯混合增材系統(tǒng)。圖片由菲利普斯公司提供

4、新型便攜式3D打印驅(qū)蚊器已通過美國軍事用途測試

2023年1月，美國佛羅里達大學(xué)為美國軍方開發(fā)了一款新型受控釋放被動裝置 (CRPD) ，它可以在較長時間內(nèi)提供防蚊保護，并且不需要熱、電或皮膚接觸。CRPD驅(qū)蚊原理是通過3D打印將驅(qū)蚊劑 “封裝”形成所需的形狀，例如戒指或任意可方便佩戴的形狀，然后可以佩戴并釋放驅(qū)蟲劑。在這樣的系統(tǒng)中，固體聚合物承載液體驅(qū)蚊劑，可以緩慢釋放到環(huán)境中。這一創(chuàng)新想法引起了了美國農(nóng)業(yè)部的進一步興趣，并設(shè)法將其商業(yè)化用于民用市場。

△該圖展示了在軍用帳篷上使用3D打印受控被動裝置 (CRPD) ，來保護該區(qū)域免受蚊子侵害

5、美國海軍持續(xù)深化與金屬3D打印機制造商AML3D的合作

2023年2月，澳大利亞大幅面3D打印機制造商AML3D宣布，美國國防部(DoD)已訂購該公司生產(chǎn)的大型金屬3D打印系統(tǒng)ARCEMY X-Edition 6700。AML3D表示，采用它們特有的大型電弧焊金屬3D打印制造機器，將有助于支持美國海軍增強按需零件生產(chǎn)能力。據(jù)悉，它已被美國防部以69.78萬美元（約為468.63萬人民幣）的價格購買，并計劃將該設(shè)備交予橡樹嶺國家實驗室。AML3D表示這臺金屬3D打印機器將進一步擴大他們與美國海軍之間的戰(zhàn)略合作關(guān)系。雙方還于同年4月份簽訂一份擴大合同，美軍將使用AML3D公司的ARCEMY系統(tǒng)進行金屬特性測試，為工業(yè)基地提供零部件。同年8月，AML3D宣布將延長與美國海軍潛艇項目的合同，繼續(xù)深入進行鎳鋁青銅（NAB）合金的表征和強度測試工作。在10月份，AML3D與美國海軍簽訂了一份60萬美元的3D打印零件訂單，用以以支持美國海軍的潛艇計劃，以上一系列舉措表明美軍有意將ARCEMY納入美國國防業(yè)務(wù)。。

△AML3D的大幅面Arcemy系統(tǒng)將用于美國國防

6、IperionX為美軍提供高性能3D打印鈦合金部件

2023年2月，可持續(xù)、低成本鈦金屬粉末開發(fā)商IperionX宣布與歐洲工業(yè)船用離心泵制造尚Carver Pump合作，旨在為美國海軍提供高性能3D打印鈦合金部件。Carver將設(shè)計鈦泵部件，并指導(dǎo)IperionX進行原型設(shè)計，以及負責(zé)美國海軍應(yīng)用部件的鑒定。IperionX表示其“低成本、低碳”鈦粉可用于3D打印專用鈦泵組件，據(jù)稱這為美國海軍提供了縮短關(guān)鍵部件交貨時間、提高設(shè)備可用性和可持續(xù)再利用的能力，并建立了關(guān)鍵的美國鈦供應(yīng)鏈。此前，該公司還與美國海軍航空系統(tǒng)司令部合作，為海軍飛機生產(chǎn)用于飛行的關(guān)鍵3D打印部件。

△IperionX的3D打印鈦零件示例

7、美國能源部投資3000萬美元支持 3D 打印風(fēng)力渦輪機開發(fā)

2023年2月，美國能源部（DOE）宣布為其國內(nèi)涉及增材制造（AM）生產(chǎn)風(fēng)力渦輪機的相關(guān)項目提供3000萬美元資金支持。除了增材制造風(fēng)輪機葉片概念原型和風(fēng)輪機的非葉片部件，能源部的先進材料和制造技術(shù)辦公室（AMMTO）正在尋求各種先進材料的提案，以用于打印風(fēng)輪機，特別是輕質(zhì)復(fù)合材料。所資助的項目將支持拜登政府最近宣布的另外兩項倡議：海上風(fēng)電供應(yīng)鏈路線圖，以及浮動海上風(fēng)電項目。在10月中旬，DOE向普渡大學(xué)復(fù)合材料制造模擬中心 (CMSC) 及其行業(yè)合作伙伴撥付一筆285萬美元的資金。這筆資金將用于資助3D 打印模塊化風(fēng)力葉片的開發(fā)，項目名稱為—用于大型風(fēng)力葉片制造的集成加熱的模塊化工具增材制造。

△維斯塔斯公司在Markforged平臺上制造的3D打印風(fēng)力渦輪機葉片。圖片來源：Markforged

8、美國海軍潛艇安裝Markforged 3D 打印機

2023年3月，隸屬于美國海軍海上系統(tǒng)司令部(NAVSEA) 的弗吉尼亞級潛艇新罕布什爾號(SSN 778)近日在船上安裝了Markforged X7 現(xiàn)場版增材制造 (AM) 平臺。NAVSEA 的增材制造研發(fā)計劃與費城海軍水面作戰(zhàn)中心 (NSWC)、NSWC Carderock 和海軍水下作戰(zhàn)中心 (NUWC) 紐波特合作，為新罕布什爾號戰(zhàn)艦優(yōu)化 X7 野戰(zhàn)版。NAVSEA 選擇 X7平臺是因為該打印機展示了在模擬艦載場景中保持穩(wěn)定的能力，凸顯了 3D 打印原始設(shè)備制造商 (OEM) 有能力被選中參與兵棋演習(xí)的巨大商業(yè)優(yōu)勢。X7對用戶非常友好，使用該平臺無需現(xiàn)場培訓(xùn)，其操作員都能夠簡單地根據(jù) X7 隨附的說明學(xué)習(xí)打印。

△MarkforgedX7現(xiàn)場版。圖片由 Markforged 提供

9、美國空軍基地60MXS使用3D打印技術(shù)加快運輸機維護和修理

2023年3月，加利福尼亞州特拉維斯空軍基地（TRAVIS AIR FORCE BASE）宣稱采用3D打印技術(shù)完成了對C-5M超級銀河運輸機的內(nèi)外部件的維護工作。C-5M機型上的塊和楔子都是用于修復(fù)和維護C-5M超級銀河飛機機翼表面的關(guān)鍵部件嗎，機械師采用3D打印制造了這些3D打印部件，它們可以替代傳統(tǒng)加工和制造方式制造的零部件，因此在維修和保養(yǎng)C-5M超級銀河飛機時具有更高的效率和更低的成本。3D打印部件的成功應(yīng)用，將使空軍可以在需要時快速制造部件，而不必依賴傳統(tǒng)制造的方式，這將提高空軍飛機的可用性和作戰(zhàn)效率。

△C-5M超級銀河裝備了新打印的3D部件

10、美國陸軍資助MSU大學(xué)2400萬美元研發(fā)AI驅(qū)動3D打印解決方案

2023年3月，密西西比州立大學(xué)（MSU）宣布與美國陸軍工程研究與發(fā)展中心（ERDC）簽訂了研發(fā)合同，用于研發(fā)使用人工智能在增材制造（AM）過程中進行質(zhì)量控制的技術(shù)。MSU的先進車輛系統(tǒng)中心（CAVS）正在領(lǐng)導(dǎo)這個跨學(xué)科項目，該項目在未來三年預(yù)計將獲得高達2400萬美元的總撥款。該項目研究的核心是利用人工智能改善汽車3D打印的過程，以及擴大3D打印汽車零件的應(yīng)用范圍。研究團隊將對各種3D打印材料進行生命周期評估（LCA），以創(chuàng)建能夠促進預(yù)測性維護計劃的AI程序。該項目的另一個研究團隊包括來自MSU網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新中心的工程師們，他們將研究在打印部件中使用嵌入式網(wǎng)絡(luò)安全組件。

11、美國陸軍投資阿肯色大學(xué)350萬美元開發(fā)救災(zāi)用建筑 3D 打印技術(shù)

2023年3月，美國陸軍和阿肯色大學(xué) (U of A)簽署了一份價值 350 萬美元的合同，以開發(fā)用于救災(zāi)的建筑 3D 打印技術(shù)，也稱增材建造 (AC)技術(shù)。事實上，350 萬美元的附屬資金只是美國陸軍工程師研發(fā)中心向Applied ResearchAssociates (ARA) 提供的 1200 萬美元更大獎勵的一部分。阿肯色大學(xué)團隊將確定增材建造的最佳設(shè)計模式和可用的本地材料。此外，他們還將為要在現(xiàn)場部署的移動機器人創(chuàng)建代碼，以創(chuàng)建這些結(jié)構(gòu)。在接下來的兩年里，該團隊將開發(fā)建筑原型，這筆資金將用于購買一臺大幅面 3D 打印機和用于土壤和混凝土表征的其他設(shè)備。

12、美國空軍授予Amentum46億美元加快供應(yīng)鏈向AM數(shù)字化轉(zhuǎn)型

2023年3月，美國最大的政府服務(wù)承包商之一Amentum獲得美國空軍 (USAF) 提供的46 億美元合同，用于實現(xiàn)與美軍對外軍售(FMS) 計劃相關(guān)的供應(yīng)鏈現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。Amentum 將通過推動增材制造 (AM) 和機器人過程自動化 (RPA) 等技術(shù)的應(yīng)用，來加快供應(yīng)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這項合同包含有五年的基準(zhǔn)期和五個一年的選擇期，是美國空軍安全援助與合作局零件和維修訂購系統(tǒng)VI (PROS VI) 計劃的一部分。通過 PROS VI計劃，美國空軍將會為其外國軍事客戶提供采購和交付貨物等服務(wù)。該項目相當(dāng)于為美軍的 FMS 客戶創(chuàng)建了一個阿里巴巴式的商業(yè)清算所，這其中也包括北約及其最親密的盟友。

13、美國海軍資助ASU大學(xué)120萬美元研究超音速3D打印

2023年3月，美國海軍研究辦公室國防大學(xué)研究儀器計劃為亞利桑那州立大學(xué)（ASU）撥款120萬美元（約為827萬人民幣），用于研究高超聲速飛行的3D打印部件。這筆資金將將用于為ASU大學(xué)和亞利桑那高超音速研究中心購買激光粉床熔合（LPBF）機器、氣體霧化器、真空爐和X射線衍射儀等必要設(shè)備，以便測試打印零件、開發(fā)新合金、制造粉末和燒結(jié)零件。研究團隊將基于該項目制造出特別適用于超音速的新材料，這些材料可以被用于制造發(fā)動機內(nèi)部、導(dǎo)彈表面以及其它零部件。據(jù)了解，研究的目的是使這些材料可以擁有更高的耐熱性、可打印性、延展性以及許多其它特定因素的改善。

△亞利桑那大學(xué)進行與陶瓷材料相關(guān)的測試

14、美國陸軍利用3D打印技術(shù)建造陸軍戰(zhàn)備車輛

2022年4月，美國陸軍坦克汽車和武器裝備司令部 (TACOM) 宣布將采用3D打印技術(shù)來制造軍用陸地車輛，這一項目得到 SAE 政府技術(shù)和美國陸軍 DEVCOM 地面車輛系統(tǒng)中心 (GVSC) 的支持。為此，美國政府部門聯(lián)合成立了先進制造產(chǎn)業(yè)化中心（AMCC）中心，該中心包含可制造無縫船體的工具(Jointless Hull subsection tool)——一種混合金屬增材制造機器，可用于工程研究和生產(chǎn)以支持全尺寸船體機器，可以為悍馬、坦克和其他地面車輛制造大型金屬部件。無接縫船體項目是美國陸軍內(nèi)部的一個項目，旨在使用其增材制造技術(shù)為戰(zhàn)車制造船體規(guī)模的工具，新中心的啟用證明了這個項目的初步成功。

△位于伊利諾伊州羅克島的混合金屬增材制造機（左）

15、美國能源部續(xù)撥資金支持IACMI開發(fā)復(fù)合材料3D打印

2023年4月，美國先進復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所(IACMI)宣布，美國能源部(DOE)已經(jīng)更新對該研究所在先進復(fù)合材料制造領(lǐng)域研發(fā)的資助。這個資金續(xù)約將使得IACMI獲得聯(lián)邦政府的資助再延長五年，并且在第一年將提供600萬美元（約為4103萬人民幣）。IACMI是一個專注于先進復(fù)合材料制造研究和創(chuàng)新的機構(gòu)，是美國制造網(wǎng)絡(luò)的16個成員之一，由美國能源部、國防部和商務(wù)部管理。IACMI 的目標(biāo)是推動先進復(fù)合材料制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以促進美國制造業(yè)的增長和創(chuàng)新，提高能源效率和環(huán)境可持續(xù)性。美國能源部表示他們對基于復(fù)合材料的脫碳技術(shù)持有長期信心，并表示需要積極探索除金屬材料外的替代方案，以提高行業(yè)的可持續(xù)性。

16、美國防部授予TBGA千萬美元開發(fā)彈性3D打印生態(tài)系統(tǒng)

2023年4月，美國國防部（DoD）向?qū)ｉT從事3D打印制造工藝的工程咨詢公司Barnes Global Advisors（TBGA）授予近200萬美元（約為1375萬人民幣）的贈款，以支持后者開發(fā)韌性增材制造生態(tài)系統(tǒng)。該獎項由美國國防部的國家工業(yè)技能要求(NIIS)計劃資助，是德克薩斯A&M大學(xué)SecureAmerica研究所發(fā)起的彈性制造生態(tài)系統(tǒng)(RME)項目的一部分。屆時，TBGA將與多家企業(yè)和機構(gòu)合作，包括北卡羅來納州立大學(xué)和DustRam，以便在戰(zhàn)時需要時快速生產(chǎn)軍事備件和工具。同年10月，RME項目再次獲得巨大推動，通過國防撥款法案，該項目獲得了1000萬美元（約合7千萬人民幣）的撥款。TBGA致力于提供覆蓋整個3D打印價值鏈的綜合先進制造解決方案，以滿足國防部的需求。疫情大流行時代的供應(yīng)鏈短缺問題表明美國急需建立一個安全且具有彈性的制造供應(yīng)鏈，著重于提高其彈性。

17、美國時隔5年再更新增材制造標(biāo)準(zhǔn)化路線圖草案

America Makes和美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI) 于2023年5月1號發(fā)布了增材制造標(biāo)準(zhǔn)化路線圖（3.0 版）草案，以供公眾審查和評論。路線圖的最新版由America Makes 和 ANSI 增材制造標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)作組織 (AMSC)聯(lián)手開發(fā)，最近一次更新發(fā)布要追溯到 2018 年 6 月。這項路線圖確定了關(guān)鍵問題，注釋了目前增材制造領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)的已發(fā)布和開發(fā)中的標(biāo)準(zhǔn)，并提供了解決增材制造 (AM) 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范差距的建議，這包括必要的前期研究和開發(fā) (R&D)指南以推進標(biāo)準(zhǔn)化進程。它還為標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展時間以及標(biāo)準(zhǔn)制定組織 (SDO) 或其他可能領(lǐng)導(dǎo)此類工作的機構(gòu)提出了優(yōu)先時間表。AMSC 的路線圖是根據(jù)來自工業(yè)界、政府、SDO 和學(xué)術(shù)界的數(shù)百名專家的意見制定的，描述了增材制造行業(yè)當(dāng)前和期望的未來標(biāo)準(zhǔn)化前景。重點是聚焦于使用增材制造技術(shù)的各個市場領(lǐng)域的工業(yè)增材制造商。

18、美國國防部持續(xù)資助SPEE3D冷噴涂金屬3D打印軍事應(yīng)用

2023年5月，澳大利亞3D打印原始設(shè)備制造商SPEE3D宣布已成為美國國防部制造技術(shù)部（DoD ManTech）"需求點挑戰(zhàn)"的六個獲勝者之一。SPEE3D與總部位于底特律的美國制造研究所LIFT一起贏得了挑戰(zhàn)，獲得了國防部制造技術(shù)部250萬美元（1753萬人民幣）的資助，并得到了私營行業(yè)合作伙伴70萬美元（約為490萬人民幣）的資助。SPEE3D表示它的冷噴涂3D打印技術(shù)在挑戰(zhàn)中表現(xiàn)出色，該技術(shù)可以在12小時內(nèi)制造出金屬零件，以滿足軍事應(yīng)用的緊急需求。同年6月，SPEE3D的專利冷噴涂增材制造(CSAM) 技術(shù)被美國海軍選中參與一個潛艇開發(fā)項目，該項目旨在使用CSAM開發(fā)潛艇制造材料。SPEE3D此次與海軍海上系統(tǒng)司令部 (NAVSEA) 的合作是遠征維護大型項目的一部分，其目標(biāo)是滿足潛艇安全計劃(SUBSAFE) 的嚴(yán)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同年8月，美國海軍研究生院 (NPS)安裝了一臺XSPEE3D冷噴涂設(shè)備，以增強水陸兩棲設(shè)備維修能力。

△SPEE3D可用于室外環(huán)境下的便捷冷噴涂金屬3D打印技術(shù)XSPEE3D

19、美國多州出臺新立法打擊3D打印槍支和幽靈槍

2023年6月，美國曼哈頓立法者和紐約警察局(NYPD) 聯(lián)手加大”打擊幽靈槍“的力度，最近出臺了新立法，禁止制造3D打印槍支和槍支零件。與此同時，科羅拉多州州長簽署了一項法案，禁止使用幽靈槍。隨著美國打擊槍支暴力力度的增加，易于組裝的3D打印槍數(shù)量增長的問題擺在眼前，為應(yīng)對此問題，美國有關(guān)部門出臺相應(yīng)措施，將3D打印槍支與更廣義的幽靈槍類別區(qū)分開來(增材制造更容易促進幽靈槍的生產(chǎn))。

△回收的3D 打印幽靈槍零件。

20、美國海軍陸戰(zhàn)隊簽署250萬美元合同以增強3D打印能力

2023年6月，美國海軍陸戰(zhàn)隊與3YOURMIND公司和Phillips簽署了價值250萬美元（約為1794萬元人民幣）的合同，旨在提升其3D打印能力。這一合作將包括開發(fā)解決方案，以滿足海軍陸戰(zhàn)隊的制造需求，并提供先進的增材制造技術(shù)。合作的目標(biāo)是填補技術(shù)和備件缺口，為海軍陸戰(zhàn)隊提供更靈活和高效的制造能力。此外，合作還將改善海軍陸戰(zhàn)隊的作戰(zhàn)能力，并提供關(guān)鍵解決方案以支持其戰(zhàn)備狀態(tài)。同時，該項目加強了3YOURMIND和Phillips在增材制造領(lǐng)域的合作伙伴關(guān)系，為未來的創(chuàng)新和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時，這項合作也是國防部(DOD)更大使命的一部分，旨在重新安置供應(yīng)鏈、創(chuàng)建分布式制造網(wǎng)絡(luò)，并利用3D打印技術(shù)來維護遺留設(shè)備。

21、CAMRE推動美國海軍陸戰(zhàn)隊魚鷹直升機成功演示3D打印能力

2023年7月，美國海軍研究生院（NPS）增材制造研究與教育聯(lián)盟（CAMRE）在南加州首次成功演示了在飛行中進行3D打印的能力。該操作演示是在美國海軍陸戰(zhàn)隊MV-22 Osprey傾轉(zhuǎn)旋翼機上進行的，演示內(nèi)容包括在機載魚鷹上打印醫(yī)療模型。這項演示是為了支持海軍陸戰(zhàn)隊綜合訓(xùn)練演習(xí)（ITX）期間的部隊，并由海洋創(chuàng)新結(jié)構(gòu)（MIU）提供支持。CAMRE表示，這次成功的空中3D打印制造測試展示了該技術(shù)在任何場景下快速響應(yīng)能力。該技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)場提供了更大規(guī)模的支持，并具有重要的實用價值。通過在飛行中進行3D打印，可以解決物流挑戰(zhàn)，實現(xiàn)即時制造和維修，為軍事行動提供關(guān)鍵支持。這一創(chuàng)新的演示突顯了增材制造在軍事領(lǐng)域的潛力，為未來的軍事運作提供了新的可能性。

△美國海軍陸戰(zhàn)隊中校Michael Radigan在加利福尼亞州二十九棕櫚村附近進行訓(xùn)練飛行時，登上海軍陸戰(zhàn)隊MV-22魚鷹，檢查了在飛行中通過3D打印制造的醫(yī)療模型

22、美國制造協(xié)會推出640萬美元可持續(xù)3D打印項目

2023年7月，美國國防制造和加工中心（NCDMM）和美國制造協(xié)會（America Makes）宣布了一項總價值640萬美元（約為4570萬人民幣）的新項目招標(biāo)公告。該項目由國防部副部長辦公室、研究和工程制造技術(shù)辦公室（OSD (R&E)）以及空軍研究中心實驗室（AFRL）資助。該項目旨在促進可持續(xù)性和環(huán)境友好型的3D打印技術(shù)的發(fā)展，并為參與者提供資金支持和資源。項目的重點將放在減少廢料、回收利用材料、提高能源效率和降低環(huán)境影響的3D打印解決方案上。美國制造協(xié)會表示2023年開放項目征集的六個主題領(lǐng)域是該研究所及其成員的直接成果，通過2021年和2022年的3D打印制造技術(shù)路線圖研討會，確定了這些主題，并重點關(guān)注五個領(lǐng)域：設(shè)計、材料、工藝、價值鏈和增材制造基因組。

△該項目得到美國國防部和空軍研究實驗室的支持

23、美國空軍授予Phase3D125萬美元3D打印原位監(jiān)控解決方案合同

2023年7月，美國空軍研究實驗室 (AFRL) 與位于芝加哥的初創(chuàng)公司Phase3D簽訂了一份為期兩年、價值125萬美元（約為893萬人民幣）的合同。Phase3D專門從事粉末3D打印的原位監(jiān)測 (ISM) 解決方案，該公司致力于開發(fā)質(zhì)量保證 (QA) 系統(tǒng)，適用于冷噴涂平臺。合同期滿后，Phase3D將在南達科他州埃爾斯沃思空軍基地安裝新系統(tǒng)。Phase3D指出這份合同旨在開發(fā)與CSAM平臺兼容的Fringe系統(tǒng)。該系統(tǒng)將為沉積在基材上的金屬粉末生成相同的高質(zhì)量定量高度圖（Phase3D已為粉末床熔融和粘合劑噴射而開發(fā)），并為技術(shù)人員和工程師提供直觀的可視化平臺。該項目的目標(biāo)是驗證CSAM系統(tǒng)上結(jié)構(gòu)光測量的工作概念，并展示實時質(zhì)量監(jiān)控的完整解決方案，以支持重新包覆、修復(fù)和加固。此項目將努力為CSAM規(guī)范和打印指南的創(chuàng)建提供基礎(chǔ)。

△安裝在3D打印機上的Phase3D解決方案

24、美國NASA成功在太空中3D打印電路

2023年8月，美國國家航空航天局（NASA）和學(xué)術(shù)界的工程師合作，在太空邊緣（也稱為卡曼線）附成功測試了混合打印電子電路。測試包括濕度和電子傳感器，這些傳感器與有效載荷門一起被打印在兩個附加面板上，在短暫的飛行過程中，所有傳感器都向地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)。這次任務(wù)被認(rèn)為是成功的，有可能幫助科學(xué)家和工程師提高小型航天器的設(shè)計效率。3D打印的元件之間的痕跡大約只有 30 微米（頭發(fā)絲寬度的一半），甚至更小。它還能為天線和射頻應(yīng)用帶來其他好處。濕度感應(yīng)打印油墨是在美國宇航局馬歇爾太空飛行中心生產(chǎn)的，而電路則是在馬里蘭大學(xué)物理科學(xué)實驗室（LPS）制作的。打印電路為設(shè)計更小的航天器提供了一個新的框架，既可用于近地任務(wù)，也可用于深空任務(wù)。

25、美國制造協(xié)會斥資1175萬美元支持3D打印金屬材料項目

2023年8月，美國增材制造加速器America Makes與國家國防制造和加工中心(NCDMM)聯(lián)合啟動了兩個新的開放項目，總支持金額達 1175 萬美元。該項目是在國防部副部長辦公室、研究與工程制造技術(shù)辦公室(OSD(R&E)) 和空軍研究實驗室(AFRL) 的支持下實施的，這是“美國制造”自 2012 年成立以來最大規(guī)模的資助計劃。該公司指出，每個項目都包含兩個重點領(lǐng)域。第一個項目被命名為“增材制造粉末合金開發(fā)”，由美國空軍研究實驗室（USAF）提供600萬美元的資助，致力于加快增材制造用高溫金屬材料的研究進展。另一項項目名為“增材制造材料數(shù)據(jù)集擴充”，由美國研究與工程制造技術(shù)辦公室和空軍研究實驗室聯(lián)合提供的575萬美元的資助。這個項目的核心目標(biāo)是提高經(jīng)過嚴(yán)格記錄、有統(tǒng)計依據(jù)且與工業(yè)相關(guān)的增材制造材料數(shù)據(jù)集的數(shù)量和多樣性。在11月，3D 打印行業(yè)咨詢公司W(wǎng)ohlersAssociates（被ASTM International收購）參與到美國空軍牽頭的“通過增材功能和技術(shù)經(jīng)濟分析（IMPACT）提高制造生產(chǎn)力”計劃項目中。

26、美國空軍引進3D 砂型打印機生產(chǎn)飛機維修用鋁合金部件

2023年9月，位于俄克拉荷馬州廷克的美軍空軍基地的第 76 商品維護小組和逆向工程與關(guān)鍵工具 (REACT) 實驗室引進一種新型工具—— ExOneS-Print設(shè)備來完成3D 打印砂型鑄造模具，用于生產(chǎn)鑄造鋁制零件，以解決傳統(tǒng)飛機采購零件的難題�？梢栽谄湫鲁闪⒌蔫T造廠內(nèi)鑄造重達 120 磅的鋁制零件。據(jù)悉，研究人員已經(jīng)可以生產(chǎn)達到 B 級標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，并且正在完善其工藝，很快就有能力生產(chǎn) A 級鑄件。預(yù)計這些零件將在明年進行飛行驗證，并等待適航測試。

△3D 砂打印機內(nèi)的砂模和原砂示例。圖片來源：美國空軍/Paul Shirk。

27、美國空軍資助Branch113萬美元3D打印建筑改造

2023年9月，美國空軍研究實驗室( AFRL)與位于Chattanooga的增材建造 (AC) 公司Branch Technology簽訂了一份價值 113 萬美元的合同，采用Branch Technology的專有蜂窩制造(C-Fab) 建筑3D打印技術(shù)生產(chǎn)外墻。C-Fab能夠在建筑中使用復(fù)合材料打印網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的建筑材料（包括噴涂絕緣材料和混凝土)，生產(chǎn)完整的結(jié)構(gòu)。2023年上半年，Branch開始與Chattanooga市政府和多個其他合作伙伴合作,實施一項試點計劃，利用 C-Fab 為Chattanooga的無家可歸者打印庇護所。在這個113萬美元的項目中，AFRL 和 空軍技術(shù)加速器計劃部（AFWERX）通過小型企業(yè)創(chuàng)新研究 (SBIR)/小型企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓(STTR) 項目向 Branch 提供資金，該流程是空軍于 2018 年啟動的一個項目，旨在加快合同執(zhí)行速度。這是Branch的第三份第二階段合同，最新資金的目標(biāo)是加強空軍設(shè)施的維護和可持續(xù)性。

28、美國陸軍與6KAdditive簽訂五年期材料供應(yīng)合同

2023年9月，可持續(xù)3D打印材料開發(fā)商6K Additive獲得了由美國陸軍合同司令部授予的一份為期五年的采購協(xié)議，這個協(xié)議被稱為BPA（一攬子采購協(xié)議）。這份協(xié)議的目的是支持美國陸軍發(fā)展司令部（DEVCOM）的材料供應(yīng)，它是美國軍隊內(nèi)部最重要的先進制造研發(fā)機構(gòu)之一。根據(jù)這個協(xié)議，四個美國陸軍研發(fā)組織將能夠使用6K公司生產(chǎn)的金屬增材制造粉末，這些粉末是通過6K公司的專有技術(shù)UniMelt工藝制造的。6K UniMelt等離子生產(chǎn)工藝區(qū)別于傳統(tǒng)制粉技術(shù)的主要之處在于它有助于回收廢棄材料，將其轉(zhuǎn)化為金屬增材制造的原料，包括鎳、鈦、銅以及鎢等難熔金屬。

△3D打印材料生產(chǎn)系統(tǒng)UniMelt

29、美國空軍授予3DSystems超1000 萬美元開發(fā)大幅面金屬 3D 打印機

2023年9月，美國空軍( USAF )向位于南卡羅來納州 Rock Hill 的增材制造 (AM) 先驅(qū) 3D Systems 授予價值 10,758,261 美元的成本加固定費用合同，用于推動“大幅面金屬 3D 打印機先進技術(shù)”。 該合同的授予機構(gòu)是空軍研究實驗室（AFRL），總部位于俄亥俄州賴特-帕特森空軍基地（WPAFB）。據(jù)美國國防部網(wǎng)站稱，這筆資金支持開發(fā)與大規(guī)模高超音速相關(guān)的金屬3D打印能力，工作將在羅克山和圣地亞哥完成，預(yù)計將于 2025 年 9 月底完成。，早在2019 年，3D Systems 就已經(jīng)從陸軍研究實驗室(ARL) 獲得了一份價值 1500 萬美元的合同，用于開發(fā)當(dāng)時世界上最大的9激光金屬 3D打印機。

△在 3D Systems 平臺上打印的金屬航空航天零件

30、美國國防部使用 3D 打印制造高超音速武器

2023年10月，美國五角大樓宣布希望將 3D 打印納入其高超音速吸氣式武器概念 (HWAC) 中。更具體地說，這些技術(shù)將用于制造直流噴氣發(fā)動機，該發(fā)動機可用于從飛機到導(dǎo)彈的所有領(lǐng)域，其獨特之處在于它們的飛行速度能夠超過 24 馬赫（即超過18400英里/小時或29000公里/小時）。3D打印技術(shù)將用于創(chuàng)建超燃沖壓發(fā)動機推進系統(tǒng)，這是高超音速發(fā)動機的基本系統(tǒng)，需要復(fù)雜的燃燒室并且非常難以制造。3D 打印技術(shù)的引入將有助于加快這一零件制造過程。

△美國陸軍傳統(tǒng)沖壓發(fā)動機與通過 3D 打印制造的新型超燃沖壓發(fā)動機之間的差異（照片來源：Cults3D）

31、美國進出口銀行為Iperionx融資1150萬美元構(gòu)建鈦供應(yīng)鏈

2023年10月，IperionX 公司宣布收到了美國進出口銀行（EXIM Bank）1150 萬美元設(shè)備融資的意向書（LOI），這筆融資的還款期為 7 年，用于支持 IperionX 的鈦生產(chǎn)工廠建設(shè)。IperionX 計劃將融資用于生產(chǎn)設(shè)備，包括工業(yè)爐和粉碎設(shè)備，預(yù)計成本約為 1150 萬美元。公司計劃在弗吉尼亞州建造一座年產(chǎn) 125 噸的鈦生產(chǎn)工廠，計劃于 2024 年投產(chǎn)。投產(chǎn)后，IperionX 計劃采用模塊化開發(fā)方法，將工廠年產(chǎn)能擴大到 1,125 噸。這將幫助 IperionX 重新建立一個成本更低、更可持續(xù)和完全集成的美國鈦供應(yīng)鏈，這對于先進產(chǎn)品的制造和美國的國家安全都至關(guān)重要。

32、美國空軍實驗室授予Materion500萬美元開發(fā)鈹合金沉積3D打印技術(shù)

2023年10月，美國空軍研究實驗室(AFRL)授予了特種材料供應(yīng)商Materion一份價值500萬美元（約合3657萬人民幣）的合同，用于合作開發(fā)鈹合金沉積3D打印技術(shù)。美國空軍研究實驗室表示通過擴大特種材料的增材制造能力，將為光學(xué)結(jié)構(gòu)、制導(dǎo)系統(tǒng)和熱管理應(yīng)用的生產(chǎn)和性能帶來顯著優(yōu)勢。3D打印技術(shù)在生產(chǎn)更輕、更復(fù)雜的部件時可以實現(xiàn)更高的精度和效率，并將這些優(yōu)勢與鈹?shù)臋C械性能、光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計和功能、天基連接以及移動技術(shù)相結(jié)合，從而增強性能。同年6月，金屬3D打印制造公司AddUp也宣布參與一項價值150萬美元的研究計劃，以推動美國空軍的IN-718 3D打印技術(shù)。此外，Essentium、Optomec和OpenAdditive也是近年來與美國空軍合作的其他公司之一。

△以鈹為基的合金和含鈹?shù)暮辖稹Ｖ饕�有鈹銅合金、鈹鋁合金、鈹鎳合金和鈹鈦復(fù)合材料

33、AMR預(yù)測北美國防3D打印投資到2032年將達到22億美元

2023年11月，增材制造研究（“AMR”，前身為 SmarTech Analysis）公布了2020 年至 2032 年有關(guān)北美政府國防項目3D打印投資的數(shù)據(jù)。報告統(tǒng)計了美國國防2020 年增材制造的總投資為 1.422 億美元。到 2027 年，增材制造的總投資將大幅增長，突破 10 億美元大關(guān)，達到 11,570 億美元。這一趨勢持續(xù)上升，預(yù)計到 2032 年投資將達到 22.33 億美元。北美整個國防部門3D打印的復(fù)合年增長率預(yù)計約為26.5%。AMR預(yù)計 2024 年將是擴張率最高的一年，達到 51.7%。目前通過拜登的“美國制造”行政命令、《減少通貨膨脹法案》、《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法》、《AM Forward》和《CHIPS 法案》，美國國防供應(yīng)鏈有很多機會推動3D打印集成。

34、美國太空基金會探索中心耗資300萬美元翻新 3D 打印實驗室

2023年11月，美國太空基金會的探索中心宣布將耗資 300 萬美元進行展館擴建和翻新，其中包括一個新的“無人機區(qū)”和一個 3D 打印實驗室，并將于2024年春季對外開放。在本次翻修內(nèi)容中將增加火星機器人實驗室和球體科學(xué)展覽內(nèi)容，旨在加深參觀者對太空探索的理解。此次改造的一大亮點是新的 3D 打印實驗室，參觀者將在這里了解增材制造在創(chuàng)造太空組件方面的關(guān)鍵作用。該實驗室的擴建將為游客提供更多有關(guān)太空領(lǐng)域的互動和實踐學(xué)習(xí)體驗。

35、美國應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究組織投資100萬美元推動金屬增材制造應(yīng)用

2023年12月，美國應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究組織(ASTRO America) 與普惠公司、霍尼韋爾公司和GE合作開展了一個項目，旨在簡化美國航空航天供應(yīng)鏈中金屬增材制造 (AM) 技術(shù)的應(yīng)用。美國國防部、研究與工程部副部長辦公室通過AmericaMakes向 ASTRO America 授予 100萬美元，用于制定飛機發(fā)動機中使用的在用金屬部件的安裝資格 (IQ) 和操作資格(OQ) 要求。該項目被稱為“通用增材制造資格模板”，目的是建立一套統(tǒng)一的參數(shù)，使小型 3D 打印原始設(shè)備制造商 (OEM) 能夠通過 ASTRO America 檢驗生產(chǎn)流程。由于零件鑒定是將增材制造納入批量生產(chǎn)的最漫長、最昂貴的階段之一，簡化流程的這一方面尤其應(yīng)該使 3D 打印 OEM 更容易將其平臺出售給美國領(lǐng)先的航空航天制造商。

36、美國國防部 (DoD) 創(chuàng)建軍用3D打印零件存儲庫

2023年12月，美國國防后勤局(DLA) 與創(chuàng)新咨詢公司BMNT展開合作，促成了國防部 (DoD) 3D打印零件存儲庫的創(chuàng)建。這一舉措克服了傳統(tǒng)采辦系統(tǒng)的局限性，標(biāo)志著美國國防供應(yīng)鏈發(fā)生轉(zhuǎn)變，展示了增材制造 (AM) 在國防和國家安全方面的巨大變革潛力。在實施新流程一個月內(nèi)，DLA 授予了OTA 合同，用于開發(fā)自動掃描裝置和幾何搜索算法。該技術(shù)能夠創(chuàng)建 3D 可打印零件文件的綜合存儲庫，標(biāo)志著國防部庫存管理的獨特成就。新的 OTA 流程既簡化了 DLA 的零部件采購，又通過將數(shù)千家美國制造商納入國防供應(yīng)鏈來擴大供應(yīng)商基礎(chǔ)。這種擴張，再加上按需制造零件的能力，將采購零件所需的時間從三個月以上縮短到不到兩周。

總結(jié)

3D打印的靈活性和定制能力使其成為軍事裝備制造和維修方面的革命性工具。通過這項技術(shù)，軍方可以快速制造復(fù)雜部件，無論是戰(zhàn)場上緊急修復(fù)還是定制化武器系統(tǒng)的制造，都能更快地實現(xiàn)，大大提高了響應(yīng)速度和靈活性。

通過匯總近一年以來的美國3D打印政策我們可以發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)在國防軍事領(lǐng)域的重要性日益凸顯，并已經(jīng)受到政府層面的極大重視。這些舉措也向世界展示了美國在全球科技競爭中的決心，對我國未來的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有一定的啟示作用。未來，我國也應(yīng)該持續(xù)重視技術(shù)創(chuàng)新，尤其是推進3D打印技術(shù)在國防軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，為國家安全提供了新的保障措施。