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深度研究:美国增材制造“启示录”

时间:2016-06-24 14:15 来源:装备制造 作者:中国3D打印网 阅读:

     美国总统奥巴马曾表示,NAMII(美国增材制造创新研究所)的前期进展和成功保证将作为美国为其他研究所建设提供必要联邦资金的基础。 2013年2月,奥巴马发表国情咨文,充分肯定了NNMI以及NAMII的前期工作成果。为进一步强力推动美国增材制造技术的统一协调发展,提升知名度和影响力,2013年10月,NAMII正式更名为“美国制造”(America Makes)。

工业和信息化部赛迪智库

      全球金融危机以后,为重振美国制造业,抢占全球先进制造业的制高点,奥巴马政府提出“再工业化”战略。2012年3月,美国总统奥巴马提议建立“美国国家制造业创新网络”(简称NNMI),旨在通过组建重点领域的制造业创新研究所(简称IMIs),充分调动和利用工业界、学术界和政府的现有资源,加强技术、工艺、材料、产品的研发和投资合作,进而推动制造业创新及产业化,谋求制造业的强势回归。2013年1月,美国总统执行办公室、国家科学技术委员会和高端制造业国家项目办公室联合发布《国家制造业创新网络:一个初步设计》,在明确“完善美国制造业创新生态系统”的同时,确立“建设制造业不同细分领域的专业创新研究中心”,正式出台了NNMI及各领域制造业创新研究所的初始设计方案。2014年美国财政预算提议给予NNMI项目的联邦支持资金为10亿美元,用于建设15个IMIs,此后,奥巴马政府又提出了10年内创建45个IMIs,其中,2016年美国财政预算确定一次性投入19.3亿美元,用于未来成立的29个IMIs。

作为制造业创新研究所的概念验证性行动,“美国增材制造创新研究所”(简称NAMII)已于2012年8月正式落户位于俄亥俄州的扬斯敦,并设置了技术顾问委员会、管理委员会、执行委员会。美国总统奥巴马曾表示,NAMII的前期进展和成功保证将作为美国为其他研究所建设提供必要联邦资金的基础。 2013年2月,美国总统奥巴马发表国情咨文,充分肯定了NNMI以及NAMII的前期工作成果。为进一步强力推动美国增材制造技术的统一协调发展,提升知名度和影响力,2013年10月,NAMII正式更名为“美国制造”(America Makes)。

运作模式

运行机制 AmericaMakes的成立伊始即按照《国家制造业创新网络:一个初步设计》的规定,采用联邦与私营部门比例为1:1的资助方案,其中,美国国防部、能源部与商务部联合投资3000万美元,用于资助增材制造设备与研究活动,国家科学基金会单独投资500万美元,用于资助增材制造基础研究与劳动力发展活动,美国国防部单独投资1000万美元,用于支持增材制造技术规模化生产,此外,俄亥俄州、宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的企业、学校和非营利性组织组成的联盟私营联合投资4500万美元。

America Makes的组织管理机构包括技术咨询委员会、执行委员会与管理委员会,其中,技术咨询委员会是由美国国防部、能源部、国家航空航天局、国家科学基金会、商务部的代表组成,主要负责把控技术方向;管理委员会是由联盟初始会员的铂金卡会员与金卡会员以及州政府代表共35名成员组成,主要负责技术战略与计划运行指导;执行委员会则是由学术界、工业界、非盈利机构和政府部门共9名代表组成。2013年4月,America Makes技术咨询委员会与管理委员会召开第一次会议,任命美国国防制造中心(NCDMM)执行总裁Ralph Resnick担任America Makes主任。与此同时,会议还制定了会员协议与组织章程,根据每年缴纳的会费不同,将会员分为银卡、金卡和铂金卡三种类别,银卡、金卡、铂金卡会员每年分别需要缴纳会费1.5万美元、5万美元、20万美元,不同类别会员将享受不同的权益,其中,铂金卡会员享有一切权益;金卡会员不享受服务器加速包的权益,如需要战略咨询等服务需缴纳一定费用;银卡会员除享受使用新的研发基金、共享数据资源、知识产权保护、项目调用、共享研究报告、参加研讨会以及培训折扣等基础服务之外,需要付费进行战略咨询,并且不享有参与制定技术路线图、获得治理委员会席位、研发设施的使用权、服务器加速包等相关权益。截止目前,America Makes会员已从成立之初的58个发展到162个,其中,政府部门9个,铂金卡会员17个,金卡会员47个,银卡会员89个。

当前工作重点 America Makes执行委员会下设4名副主任,分管技术开发、技术转让、先进制造企业、劳动力和推广教育等4个方面,其工作包括:一是进行先进制造新技术应用研究、开发与示范项目,二是开展各层次的教育与培训活动;三是开发可扩大供应链和提高整合能力的创新方法与实践;四是积极吸引中小企业与原始设备制造商参与;五是提供可共享的设施与设备。

1、有序开展项目征集与资助

2012年11月至今,America Makes已先后开展了三批合作项目征集。共计征集31个项目,累计投入资金4780万美元,详见下表。

2015年7月,America Makes宣供800万美元的资助,并由项目资助布了第三批获得资助的9个增材制造方提供1100万美元的配套资金,合应用研究与开发项目,详见上表。

针对这些项目,America Makes将提供800万美元的资助,并由项目资助方提供1100万美元的配套资金,合计投入金额达到1900万美元。

2、注重教育培训与宣传推广

培训和教育推广是America Makes的一个重要事项。America Makes致力于将每一个资助项目作为教育推广的主要组成部分,2015年5月,AmericaMakes与其铂金会员德克萨斯大学ElPaso分校(UTEP)开设了第一家卫星中心(即分中心),旨在通过UTEP的先进设备与尖端研究为合作伙伴提供教育和劳动力培训。2015年7月,America Makes和全球知名的大学附属企业孵化器美国扬斯敦企业孵化园(YBI)共同启动了10万美元科技创业竞赛,该比赛既专注于增材制造,又鼓励参赛者提交B2B软件和信息技术方面的商业构想。唯一获胜的团队只要证明其业务可靠和具有可扩展性的计划就可以获10万美元的投资资金和美国扬斯敦企业孵化园所提供的5万美元实物性专业服务。与此同时,America Makes还与UL公司合作开展面向所有会员的增材制造培训项目,其中不仅包括基础理论知识和实际的3D打印技术学习,还将针对America Makes成员开发定制化教育培训内容。

3、积极建立“能力数据库”

为了进一步提升美国增材制造产业的协作水平,加强成员间的密切合作,进而实现资源、技术及真实收益的最大化,America Makes与Senvols公司合作建立了一种详细说明每个成员单位特殊能力的“能力数据库”,该数据库只有其注册会员才能够查询和使用。America Makes的会员不仅可以通过这个数据库更为便利地找到自己有意向的合作伙伴,而且可以通过数据库查询需要使用的增材制造技术,进而最大限度地利用AmericaMakes的现有资源和知识,全面提升增材制造技术的发展和应用。其中,3D Systems正是通过America Makes与霍尼韦尔公司、滨州创新材料加工中心合作,获得了美国空军研究实验室飞机热交换器制造的订单,其所采用的选择性激光熔融技术的关键评估数据也将分享给America Makes的所有会员。

启示

作为NNMI计划的先锋试点项目,America Makes组织和运行的有效实施,不仅会对其他IMIs产生积极的示范作用,其运行机制与经验做法对我国建设国家制造业创新中心产生重要启示意义。

强化技术引领 NNMI的IMIs都要聚焦一个前沿制造技术领域,根据申报的技术重点是否满足国家需求进行遴选,而AmericaMakes首要目标是将增材制造技术应用到美国主流制造业中,进而推进制造业创新。因此,AmericaMakes自运行以来就注重技术的引领作用,2012年11月,AmericaMakes确定了三项技术主题,包括打印材料特性和效能的研究、资格鉴定和认证测试以及加工能力和过程控制,并以此作为第一批和第二批合作项目征集的依据;2015年2月,America Makes召开技术投资策略会,与会成员和技术咨询委员会共同确定并发布了新版增材制造应用研究与开发项目指南。该指南重点关注增材制造设计、增材制造材料、增材制造工艺、增材制造价值链、增材制造基因组等5个重点领域,明确了美国增材制造关键技术成熟度以及发展方向和发展目标,并以此作为了第三批项目征集的依据。其中,需要指出的是,该指南将设计作为重点领域之一,将有力促进更多低成本高效率的增材制造技术应用于产品研制和生产,进而加速美国制造业产品设计制造流程的变革。

重视协同创新 NNMI的IMIs的选择中一个考虑重点就是要避免重复,发挥协同创新的作用,因此,America Makes强调参与成员间不能仅是竞争关系,更应形成利益共同体。除了需要进一步发挥市场主体的创造力,更重要的是要围绕产业链上的关键共性技术进行研发创新,共同分享资源、技术、生产设备、教育培训以及知识产权,从而形成风险共担、收益共享的合作模式。基于增材制造技术还需进一步突破,产业化进程有待进一步加快的发展现状,为保持基础研究与应用技术研究的平衡,克服市场失灵对技术研发的制约,AmericaMakes重视发挥政府部门的扶持与带动作用,除美国国防部牵头,美国能源部、商务部、航空航天局和国家科学基金会等作为参与单位各司其职外,美国航空航天局(NASA)和美国空军实验室制造技术部(AFRL)亦参与其中。

America Makes的参与成员将在政府主导下集中跨部门、跨行业的优势资源,并且充分强调共享,各成员可以就增材制造相关的设计工具、加工设备、认证手段以及成本核算方法等方面的信息进行交流和共享。

坚持可持续发展 为提高创新效率,充分利用区域或国家创新系统内的现有资源,《国家制造业创新网络:一个初步设计》要求每个制造业创新研究所“要基于多元化的融资渠道,秉承自我发展理念”,其中规定“每个制造业创新研究所在设立的前3年,联邦政府资金按照设备、基础项目资助和启动资金的类别投入;第4年以后联邦政府会取消启动资金投入,并开始增加竞争项目资助;第5年及以后取消设备投入,并以基础资助和竞争项目资助方式投入。”当前,美国联邦政府对于AmericaMakes的资助已开始下降,在美国2016的财年预算中,AmericaMakes的预算已从2015年的1400万美元降至800万美元。为实现财务独立,并最终实现自负盈亏,America Makes的收取会员费、开展收费服务活动、合同研究或产品试制等多样化的盈利模式正在实施或加快探索。

重视知识产权保护 作为协同创新有效发挥的关键和核心,如何解决知识产权问题将影响NNMI和America Makes的运行成本。为解决可能面临的知识产权问题,2015年3月,美国商务部国家标准技术中心(NIST)的先进制造国家项目办公室(AMNPO)知识产权工作小组公布了《国家制造创新网络知识产权指导原则》,指出“知识产权不应作为制造业创新的收入来源,而应视为向会员传递价值的必要手段”。其中规定:“政府有权通过联邦资助的研究和开发奖励促进知识产权的发展;制造创新机构能够获得免版税的、非排他性的研发许可证,并可向第三方转让商业许可证;建立会员及非会员分层版权费;评估标准要强调对美国制造业的影响”。

(责任编辑:admin)

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