美国担心3D打印在与中国竞争中丧失优势

【编者按】《指南》的发布，再一次让业内看到了国家坚定支持3D打印产业的态度。3D打印技术入选"863计划"，特别是国家拨款经费支持产业的研究和发展，这对于改变国内3D打印企业规模小、散乱以及投资有限的格局将起到非常重要的推动作用。

每年5月份是美国的上市企业给出第一季度财报（Q1的日子。除了已经发布Q1财报的3D Systems，这两天另外两个3D打印领域的上市公司Stratasys和Exone也都公布了今年Q1的财报，结果喜忧参半。

按非美国通用会计准则(Non-GAAP)计算，公司第一季度净利润达到1760万美元，同比增长40%，每股盈利0.43美元，已连续第11个季度实现了两位数的增长。当日，Stratasys股价上涨近2%至85.34美元。另一3D打印机龙头企业3D Systems(纽交所交易代码：DDD)则大涨7.53%至47.15美元，今年2月刚刚上市的3D打印行业新锐ExOne(纳斯达克交易代码：XONE)也联袂上涨5.47%至44.36美元。

Stratasys第一季度财报还显示，按Non-GAAP计算，当季公司营业收入为9820万美元，同比增长18%；毛利率高达59%，明显高于去年同期的56.7%；公司当季净投入1080万美元用于研发，约为销售额的11%。Stratasys还在第一季度财报中确认了2013年的财务预想目标：按Non-GAAP计算，营业收入达到4.3亿-4.45亿美元，每股盈利达到1.8-1.95美元。超高的利润率甚至一度引发了人们对于Stratasys暴利的声讨。

受到Statasys财报鼓舞上涨的Exone，则没有持续的好消息。美国3D打印机供货商ExOne Company于美国股市14日盘后公布2013年第1季(1-3月)财报：营收年增193%至790万美元；毛利率自30.0%升至35.8%；净损金额增加40万美元至190万美元；每股亏损0.20美元。根据Thomson Reuters的调查，分析师原先预期ExOne第1季营收、本业每股亏损各为920万美元、0.11美元。

ExOne重申今年营收将介于4，800万-5，200万美元之间(中间值为5，000万美元、相当于年增74%)，预估大约三分之二将在下半年认列；全年度毛利率约42-46%。ExOne执行长Kent Rockwell指出，欧洲经济疲软导致当地客户放慢采购速度。市场目前预期ExOne今年营收将达5，325万美元。

美国担心其在3D打印制造中失去优势

Terry Wohlers是美国一家独立咨询公司的总裁，从事行业顾问、 分析师和说客工作，最近他就美国进入3D打印制造市场的问题，提供了一些令人印象深刻的见解。他透露了一些有趣的数据 ：“16家欧洲公司，7家中国公司，5家美国公司和2家日本公司在从事生产和销售的专业级工业3D打印制造和3D打印系统，这是一个戏剧性的变化，在十年的情况为美国有10家，欧洲有7家，日本有7家，中国有3家”。此数据表明美国公司在此行业中正在失去优势。

去年，奥巴马政府宣布推出新的国家3D打印制造业创新研究所（NAMII），旨在帮助美国制造业的复兴。 该研究所将有助于确保未来的制造业就业岗位重新返回美国。

更重要的是，所有的金属粉末床融合系统的生产工作全部在美国境外。 中国，新加坡，欧洲，甚至南非的许多国家已表示在未来几年中将进行数百万美元的发展和商业化。

美国将继续领导世界成为拥有最多增才制造用户基础的国家。Wohlers 2013报告中显示，将有38%的3D打印制造份额位于美国，其次是日本为9.7%，然后是德国9.4%和中国 8.7%。

Terry Wohlers建议美国领导人将主要目光专注于大目标，如金属基粉末床的融合系统和其他先进的增才制造系统，力争提升市场份额和行业竞争力。

今年，美国不断加快发展3D打印技术的速度。位于美国田纳西州的橡树岭国家实验室(ORNL)正将数以千计的3D打印设备安置在学校中，为未来设计者和工程师提供经验和技术。该实验室已帮助当地高中开展首个机器人竞赛——包括建造首个全增材制造的机器人。年初，ORNL已在学校安置了250台设备，实验室计划2014年安置3000台设备，接下来是4000台，最终达到28000台，这样在首个机器人竞赛中的每个高中都有一台设备。

寻求超越消费设备，橡树岭国家实验室正在推动增材制造在可打印的材料、部件的复杂性和规模方面的能力。该实验室尚未完成或许是目前最复杂的全增材设计：为海军研究办公室设计的一款具有两只手臂、中等浮力的水下机器人。液压和布线通道、气缸和活塞凸轮驱动关节所有这些都集成在打印的金属手臂内部。没有外部的管道或电线。拉乌称，“我们正在推动增材制造和机器人技术的结合。”

橡树岭国家实验室增材制造技术扩大至新的金属和更大零件的制造

同时，橡树岭国家实验室正在增材制造设备供应商如Arcam公司合作，将增材制造技术扩大至新的金属和更大零件的制造中，包括铬镍铁合金718的激光烧结，该材料是一种用于涡轮叶片中的耐高温合金。但一些最令人兴奋的工作涉及到增强型塑料的打印。目前的3D打印聚合物零件强度较低，可用于管道但并非承力部件。该实验室目前已经开发出一种方式，将增强型碳纤维注入原材料中，打印可承力的零件。

采用常规方法切削的碳纤维厚度为5~7微米，难以挤入被送入熔融沉积成形(FDM)设备中的0.25英寸直径的热塑性长丝。橡树岭国家实验室已经开发出一种生产直径小于500毫微米纤维的方法。

沉积科学和技术小组领导者Chad Duty称，这些纳米纤维被切削得足够小，能够混入FDM原材料中，但却有足够高的长度直径比率，以达到相辅相成的效果。与6000系列铝材料优势相当是可能的。

将增强型纤维注入原材料中是实现航空航天大型零件——60~100英尺零件3D打印的关键。橡树岭国家实验室呼吁这种增材制造采用广泛区域合作，并已经与洛克希德·马丁公司和一家设备制造商开发此能力，最初生产低成本磨具，但最终要打印结构，如大型无人机的机翼。

3月美国媒体报道，除了创新目的，国防和航空行业正在将3D技术视为削减成本和提高效率的一种手段。

随着3D打印机体积越来越小，价格越来越低，国防和航空行业正在核算该技术可节省的主要成本。专家称，通过使用更多先进的打印机和金属材质的物质，各大公司正在考虑加工一些难以制造的物品，比如从卫星到战机的数百元万美元项目中的支架和工具。

3D系统公司投资并购副总裁休·埃文斯说，3D打印现在能够制造用于飞机引擎的高级零部件。该公司是一家总部位于南卡罗来纳州罗克希尔的增材制造企业。

日前，埃文斯在外交关系协会就此议题于华盛顿举行的小组讨论会上说，航空行业正在“非常迅速地”采用增材制造，“因为你可以3D打印飞机引擎零件并且减轻其重量”。

通用电气公司近日宣布，将开始使用3D打印制造某些引擎零部件。

通用电气公司的研发小组负责人史蒂夫?伦格斯说，该公司正在融资数百万美元用于研发3D打印技术。

3D打印火箭测试

NASA进行3D打印火箭部件测试

作为3D打印潮流始发地，美国在3D打印应用方面，无疑一直走在世界前列。继在前线投入多台移动3D打印实验室之外，又在航天领域，开始应用性研发工作。目前，雄心勃勃的NASA成功测试了首次用3D打印机制造的零配件。在其一系列耐力测试中，这个由新型非传统打印机制造的零件均通过了测试；其中包括了液体氧与气态氢高压燃烧等。而NASA的成功让科学家看到未来将能拥有快速建造廉价火箭的机会。

制造零部件的三维打印机则类似与普通3D打印机一样，不同的是这台机器使用特制金属粉末，并由高功率镭射激光模组进行精确制导。而这种创新技术被命名为选择性激光熔化(SLM)。正如传统3D打印机一般，这个三维打印机来回重复叠加金属粉末加工。NASA将会使用SLM来建造未来重型太空发射系统所需的零部件。

引擎燃料喷射机作为最昂贵的火箭发动机零件之一，3D打印带来的技术创新大大的缩短了其制作时长(由数年到数月)以及节省目前70%的成本。试验成功后，NASA宣布加大其生产规模，实现可行的低成本制造。

美研发机构拟建设3D自动化生产线 提高利用效率

由美国德克萨斯大学艾尔帕索分校(UTEP)领导的大学和企业合作伙伴团队已经启动了一项创建3D打印设备自动化组装生产线的项目。这种自动化组装生产线是为了制造可在空间中使用的无人飞行器和卫星。

UTEP研究人员在向其对美国制造的提案中写道，“我们的提案团队预想有一天，利用一个设计流程按钮将可快速制造出可靠和可负担的全3D打印航天器或无人机。在24小时内实现从设计到运行使用的能力使空间和机载资源能够真正做到有求必应。该团队认为，目前，我们有技能、工具和经过验证的结果，可推动全打印航空航天资产概念的发展。”该团队的最终目标是制造出无人机和卫星，并在苛刻的环境下对其进行测试。

中国把3D打印纳入863计划

中国科技部于2012年4月公布了《国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》（以下简称《指南》），其中包括了近来火热的3D打印产业。业内分析人士表示，这个《指南》充分体现出国家层面对3D打印的重视程度，对国内的3D打印产业是个利好消息。

《指南》中指出，要聚焦航空航天、模具领域的需求，突破3D打印制造技术中的核心关键技术，研制重点装备产品，并在相关领域开展验证，初步具备开展全面推广应用的技术、装备和产业化条件。

《指南》中还着重列出了如下4个研究方向：

第一、面向航空航天大型零件激光熔化成型装备研制及应用（国拨经费控制额不超过1000万元，前沿技术研究类），针对航空航天产品研制（试制）过程中单件、小批量需求，研制适合钛合金等难加工零件直接成型的大型零件激光熔化成型装备，台面2米×2米，制件精度控制在±1%以内，堆积效率达300cm3/h以上。制定相关工业技术标准，并在航空航天产品研制零部件制造中进行应用。

第二、面向复杂零部件模具制造的大型激光烧结成型装备研制及应用（国拨经费控制额不超过1000万元，前沿技术研究类），针对复杂零部件模具快速制造的需求，研制适合制造蜡模、蜡型、砂型制造，以及尼龙等塑料零件制造的大型激光烧结成型装备，台面2米×2米，制件精度控制在±0.1%以内，堆积效率达1000cm3/h以上。制定相关技术标准，并在汽车、模具等行业产品研制中得到应用。

第三、面向材料结构一体化复杂零部件高温高压扩散连接设备研制与应用（国拨经费控制额不超过1000万元，前沿技术类），针对结构复杂、性能要求高、连接难度大等复杂零部件加工的需求，研制材料结构一体化复杂零件高温高压扩散连接设备和工艺，工作加热区域尺寸Φ1000mm×1000mm以上，并在航空航天产品的研制中开展应用。

第四、基于3D打印制造技术的家电行业个性化定制关键技术研究及应用示范（国拨经费控制额不超过1000万元、企业牵头申报，应用开发与集成示范类），针对家电行业个性化定制迫切需求，结合以3D打印制造技术为核心的数字制造技术带来的制造变革，研究3D打印个性化零件设计技术、个性化定制模式、定制业务协同引擎、交互门户、运行平台等技术，开发个性化定制管理平台，并基于3D打印制造装备为终端用户提供个性化定制服务，在应用示范期内销售经济收入不少于3000万元。

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