3D打印技術(shù)已經(jīng)引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注,，在深入推進(jìn)3D打印產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中,，我們發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的研發(fā)實(shí)力還比較薄弱，與美國(guó)和歐洲的差距還非常大,，需要我們引起高度重視,。
3D打印技術(shù)已經(jīng)引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注，在深入推進(jìn)3D打印產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中,，我們發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的研發(fā)實(shí)力還比較薄弱,，與美國(guó)和歐洲的差距還非常大，需要我們引起高度重視,。主要原因在于：一方面國(guó)家投入研發(fā)的經(jīng)費(fèi)較少,，二是高層次的研發(fā)人才短缺,，三是政府和社會(huì)對(duì)3D打印的研發(fā)重視不夠。現(xiàn)將美國(guó)3D打印科研的情況介紹給大家,，供各位會(huì)員企業(yè)參考：
美國(guó)：3D打印技術(shù)研發(fā)力量雄厚
美國(guó)大學(xué)研究室主要是以基礎(chǔ)研究為主，這些高校研究的資金主要來(lái)自NASA,、能源部等大財(cái)主,。金屬材料3D打印大熱，“2020年之前通用航空公司將制造出10萬(wàn)個(gè)增材零件”在金屬材料研究方面,，美國(guó)的優(yōu)勢(shì)并不像高分子材料,、納米材料等其他新材料的那樣明顯，其最發(fā)達(dá)的是金屬材料在軍事和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用,。
眾所周知,，美國(guó)的軍事、航空航天實(shí)力全球第一,，這也得益于美國(guó)在這兩個(gè)領(lǐng)域全球領(lǐng)先的金屬材料研發(fā)能力,。近年來(lái)，增材制造（即3D打�,。┭杆偕郎�,，美國(guó)也于2012年10月在俄亥俄州揚(yáng)斯頓成立了首個(gè)世界前沿的國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所（NAMII），以鞏固其在增材制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),。
在國(guó)家研究室方面,，除了橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,、埃姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家航空航天局（NASA）等享譽(yù)全球的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,，還工技術(shù)國(guó)家中心等專門從事金屬材料研究室以及新近成立的國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所,。
美國(guó)的大學(xué)研究室主要是以基礎(chǔ)研究為主。除了知名的MIT,、西北大學(xué)等老牌材料工程名校,，還有側(cè)重金屬材料研究的康涅狄格大學(xué)等，這些高校研究的資金主要來(lái)自NASA,、能源部等大財(cái)主,。金屬材料研究大名鼎鼎的公司，則主要是波音,、通用等,。
MIT發(fā)現(xiàn)金屬材料自我修復(fù)
大學(xué)方面，麻省理工學(xué)院,、西北大學(xué),、加州大學(xué)圣芭芭拉分校,、伊利諾伊大學(xué)香檳分校、斯坦福大學(xué),、康奈爾大學(xué),、哈佛大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)等都是傳統(tǒng)的材料科學(xué)工程研究頂尖院校,，這些大學(xué)在細(xì)分的金屬材料方面也有著較深的研究底蘊(yùn),。
在全美高校之中，麻省理工學(xué)院材料工程專業(yè)全美排名第一,。除了前期介紹過(guò)的納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,、先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室，麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系還擁有一個(gè)快速成型實(shí)驗(yàn)室（RFL）,，主要進(jìn)行金屬材料等的快速成型試驗(yàn),。該實(shí)驗(yàn)室始建于2007年，初始啟動(dòng)資金來(lái)自于LordFoundation,。目前,，該實(shí)驗(yàn)室RFL擁有數(shù)控銑床和車床，兩個(gè)3D打印機(jī),，激光切割機(jī),，和一個(gè)CAD/CAM工作站。
自然界中的生物體在遭受損傷時(shí)具有自我康復(fù)的功能,，但你一定沒(méi)聽(tīng)過(guò)金屬材料也能自我修復(fù),。
日前,，來(lái)自麻省理工學(xué)院的材料工程系的邁克爾·戴姆克維茲教授和研究生徐國(guó)強(qiáng)在一項(xiàng)金屬特性實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)受損的金屬也具有自我修復(fù)的功能,，并通過(guò)計(jì)算機(jī)模型重現(xiàn)了這一修復(fù)機(jī)制,。發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制后，MIT的研究人員計(jì)劃進(jìn)一步研究如何設(shè)計(jì)出相應(yīng)的金屬合金,，以便在特殊應(yīng)用條件下產(chǎn)生自我修復(fù)的功能,。“我們?yōu)橹蜷_了通途,，如何設(shè)計(jì)出可以自我復(fù)原的金屬材料不會(huì)太久,。”上述研究人員稱,。
西北大學(xué),，材料科學(xué)與工程排名全美第二，其材料系與阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室廣泛合作,，尤其是光電子材料和納米材料方面,。西北大學(xué)的金屬材料包括：形狀記憶合金（生物醫(yī)學(xué)植入物）、輕型車輛和高溫引擎的多元合金,、金屬間化合物合金的儲(chǔ)氫,、電子顯微技術(shù)的高級(jí)特征,、合金中納米析出相的原子探針研究等。
加州大學(xué)圣芭芭拉分校材料科學(xué)方面的研究位列美國(guó)前三,。該學(xué)校除了擁有數(shù)個(gè)全球頂尖的納米材料實(shí)驗(yàn)室,，還擁有眾多與金屬材料研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，包括材料研究實(shí)驗(yàn)室（MRL）,、多功能材料和結(jié)構(gòu)中心（Cemmas）,、節(jié)能材料中心（CEEM）、復(fù)合材料研究所（LosAlamos）,、先進(jìn)材料中心（MC-CAM）、國(guó)際材料研究中心（ICMR）等,。
其中,，材料研究實(shí)驗(yàn)室是世界公認(rèn)的五大材料研究中心之一，研究范圍寬廣,，在全球范圍內(nèi)影響力巨大,。復(fù)合材料研究所（LosAlamos）則是加州大學(xué)圣芭芭拉分校與洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作成立研究項(xiàng)目，主要從事金屬?gòu)?fù)合材料和工程材料方面的研究,。此外,，先進(jìn)材料中心（MC-CAM）則是與日本三菱化學(xué)公司（MitsubishiChemical）合作成立的研究機(jī)構(gòu)。
賓夕法尼亞大學(xué),，主要研究如何研發(fā)新型高強(qiáng)度,、高韌性合金材料，致力于金屬間化合物的基礎(chǔ)系統(tǒng)研究,，比如鈦鋁合金和銀鉬合金等,。
此外，康涅狄格大學(xué),、密歇根理工大學(xué),、田納西大學(xué)、奧本大學(xué),、新墨西哥礦業(yè)技術(shù)學(xué)院,、密蘇里大學(xué)-羅拉分校、普渡大學(xué),、凱斯西儲(chǔ)大學(xué),、密歇根州立大學(xué)伍斯特理工學(xué)院等院校的材料科學(xué)與工程專業(yè)名氣雖不如MIT等名校，但這些學(xué)校的材料工程偏重金屬材料的研究,，各有千秋,。
康涅狄格大學(xué)材料科學(xué)研究所（IMS）成立于1965年，是一個(gè)先進(jìn)材料研究中心,，研究所占地面積達(dá)80000平方英尺,。該研究所材料科學(xué)方面的研究橫跨金屬聚合物,、金屬納米材料、生物醫(yī)學(xué)金屬材料等領(lǐng)域,。此外,，該研究室擁有一系列生物金屬材料、金屬材料加工,、金屬機(jī)械材料測(cè)試,、核磁共振及磁檢測(cè)、金屬粉末特征等相關(guān)的先進(jìn)研究?jī)x器設(shè)備,。
“美國(guó)學(xué)校做的也都是基礎(chǔ)方面的研究為主,，很多學(xué)校研究資金的來(lái)源都是NASA�,！币晃恍录悠履涎罄砉ご髮W(xué)機(jī)械與宇航工程系研究員表示,，“就增材制造（3D打印）涉及的金屬材料方面,，美國(guó)做得比較好的學(xué)校有德雷克賽爾大學(xué),、密蘇里大學(xué)和卡耐基梅隆大學(xué)等�,！�
“在以上大學(xué)中,，德雷克賽爾大學(xué)的鈦合金、鎂合金研究比較出色,，鈦合金可用于人造植入物,，鎂合金可以溶解，用于飛機(jī)制造,。密蘇里大學(xué)準(zhǔn)備要做這方面的研究,，最近剛爭(zhēng)取到資金支持；卡耐基梅隆大學(xué)研發(fā)了10年的鈦合金,，但沒(méi)什么特別的成果,。”上述研究員進(jìn)一步表示,。
美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所陣容龐大
在美國(guó),，除了世界鼎鼎有名的橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,、埃姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家航空航天局（NASA）設(shè)有專門的研究金屬材料團(tuán)隊(duì)之外,，還有一些并不耳熟能詳?shù)窃诟叨私饘傺芯款I(lǐng)域極具地位的研究所,，其中包括美國(guó)金屬加工技術(shù)國(guó)家中心（NCEMT）、美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所,。
橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室下設(shè)一個(gè)專門的材料科學(xué)和技術(shù)部,，該部門是由之前的凝聚態(tài)物質(zhì)科學(xué)部和金屬與陶瓷部整合而成的,，金屬方面的研究涉及合金、材料在極端環(huán)境,，如高溫,、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、強(qiáng)輻射下的交互以及材料的物理應(yīng)用,，其中包括材料的超導(dǎo),、熱電、儲(chǔ)氫,、光電催化,、能源存儲(chǔ)性能等。
埃姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料制備中心（MPC）對(duì)金屬的研究開發(fā)業(yè)界知名的,，在2013年1月份,，美國(guó)能源部宣布在該實(shí)驗(yàn)室設(shè)立重要材料研究所（CMI），主要目的是解決維護(hù)美國(guó)能源安全所需的稀土金屬和其他材料短缺的問(wèn)題,。
美國(guó)金屬加工技術(shù)國(guó)家中心專業(yè)研究范圍包括金屬的澆鑄、半固態(tài),、成型,、焊接和粉末冶金，其中粉末冶金等靜壓技術(shù)的研究處于前沿,。
“鈦合金在航空航天領(lǐng)域用得比較多,，現(xiàn)在可以用激光及電子束加工成型，這些金屬加工技術(shù)是這幾年才興起來(lái)的,�,！鼻笆瞿涎罄砉ご髮W(xué)研究員向記者表示。
而這位研究員提到的用激光和電子束加工成型的技術(shù)正是近年來(lái)炒得火熱的3D打印,，也叫做增材制造,。作為科技強(qiáng)國(guó)，美國(guó)在這方面自然不甘人后,，2012年10月,，美國(guó)在俄亥俄州揚(yáng)斯頓成立了首個(gè)世界前沿的國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所（NAMII）。
美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所由來(lái)自行業(yè),、學(xué)術(shù)界,、政府和勞動(dòng)力發(fā)展資源領(lǐng)域的成員組成，是奧巴馬政府提議在全國(guó)建立的15個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新學(xué)院的一個(gè),。
目前該研究所至少擁有85家公司,，主要包括全球知名的特種金屬生產(chǎn)商阿勒格尼技術(shù)公司、馬丁航空公司,，以及3D打印公司ExOne公司,、波音公司,、通用動(dòng)力、通用電氣,、IBM等企業(yè),，此外，還包括至少13所研究型大學(xué),，主要有卡內(nèi)基-梅隆大學(xué),，凱斯西儲(chǔ)大學(xué)，肯特州立大學(xué),，賓夕法尼亞州立大學(xué),，羅伯特莫里斯大學(xué)，美國(guó)里海大學(xué),、阿克倫大學(xué),，匹茲堡大學(xué)、揚(yáng)斯頓州立大學(xué)以及9個(gè)社區(qū)學(xué)院和18個(gè)非營(yíng)利機(jī)構(gòu),。
研究所所有成員的目標(biāo)是將3D打印技術(shù)轉(zhuǎn)變成美國(guó)制造技術(shù)的主流,，而研究所的主管愛(ài)德華·莫里斯也表示，美國(guó)國(guó)家增材制造研究所正探索方法,，把美國(guó)制造業(yè)再次轉(zhuǎn)變成主導(dǎo)全球經(jīng)濟(jì)的力量,。
3D打印改變公司金屬加工方法
學(xué)術(shù)、研究和商業(yè)形成一體,，相輔相成,，不僅是美國(guó)眾多高校研究所和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)模式，美國(guó)很多大型公司的研究和生產(chǎn)相結(jié)合的模式也日臻成熟,，波音公司和通用電氣公司是當(dāng)之無(wú)愧的典型,。
美國(guó)波音公司是世界上航空航天領(lǐng)域規(guī)模最大的公司，世界上最大的民用和軍用飛機(jī)制造商,，也是美國(guó)國(guó)家航空航天局的主要服務(wù)提供商,。除了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)我們所熟知的民用飛機(jī)外，同時(shí)也是軍用飛機(jī),、衛(wèi)星,、導(dǎo)彈防御、人類太空飛行和運(yùn)載火箭發(fā)射領(lǐng)域的全球市場(chǎng)領(lǐng)先者,，而且還處于無(wú)人駕駛系統(tǒng)軍事技術(shù)領(lǐng)域的前沿,。
波音公司研發(fā)機(jī)構(gòu)命名為鬼怪工程部（PhantomWorks），與該研究部產(chǎn)生的各種天馬行空的想法相互映襯,。在美國(guó),，有4000多名波音員工投身其中成為波音特種工程師，從事著近500個(gè)高科技項(xiàng)目的研究。鬼怪工程部的制造加工團(tuán)隊(duì)曾率先使用高速加工,、攪拌摩擦連接,、自動(dòng)化纖維放置和樹脂膜注入縫合的方法生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)更強(qiáng)、質(zhì)量更輕,、體積巨大的整塊復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)并運(yùn)用于F/A-18E/F“超黃蜂”艦載戰(zhàn)斗機(jī)上,。
另外一個(gè)非常重視前沿金屬材料研發(fā)和生產(chǎn)的公司是通用電氣。打開通用電氣公司的增材制造主頁(yè),，“增材制造正在重塑我們的工作方式”的標(biāo)語(yǔ)赫然出現(xiàn),。目前，通用電氣公司使用了超過(guò)300件的3D打印器材,。
通用電氣研究增材制造有20多年之久,，其公司著名的全球研發(fā)中心下面專門設(shè)有一個(gè)增材制造實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)里面包含600名工程師,，分布在世界21個(gè)點(diǎn),，主要專注于新合金的開發(fā)、擴(kuò)充,、加工和運(yùn)用,。
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發(fā)表于 2016-1-4 22:50:42
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