美國是3D打印技術(shù)的發(fā)源地，目前無論在技術(shù)還是在市場上都領(lǐng)先世界其他國家。

美國是3D打印技術(shù)的主要推動者。主要原因是美國將網(wǎng)絡(luò)化制造視為其核心競爭力，而3D打印技術(shù)是美國網(wǎng)絡(luò)化制造的關(guān)鍵支撐技術(shù)。美國政府認(rèn)為3D打印技術(shù)的發(fā)展是提高美國制造業(yè)競爭力的一條捷徑，3D打印技術(shù)使美國在與低成本國家競爭時有更多優(yōu)勢。美國政府對3D打印技術(shù)的推動作用主要體現(xiàn)在國家戰(zhàn)略、路線圖、研究計劃及執(zhí)行3個層面。

在國家戰(zhàn)略層面，奧巴馬總統(tǒng)2011年出臺了“先進(jìn)制造伙伴關(guān)系計劃”(AMP);2012年2月，美國國家科學(xué)與技術(shù)委員會發(fā)布了《先進(jìn)制造國家戰(zhàn)略計劃》;2012年3月，奧巴馬又宣布投資10億美元實(shí)施“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”計劃(NNMI)，全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)由15家制造業(yè)創(chuàng)新研究所組成，專注于3D打印和基因圖譜等各種新興技術(shù)，以帶動制造業(yè)創(chuàng)新和增長。在這些戰(zhàn)略計劃中，均將增材制造技術(shù)列為未來美國最關(guān)鍵的制造技術(shù)之一;2012年4月，“增材制造技術(shù)”被確定為首個制造業(yè)創(chuàng)新中心;2012年8月，作為“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”計劃的一部分，位于俄亥俄州揚(yáng)斯敦的美國國家增材制造創(chuàng)新學(xué)會(NationalAdditiveManufacturingInnovationInstitute)(簡稱NAMII)成立，美國國防部、能源部和商務(wù)部等5家政府部門共同出資4500萬美元，首筆資金為3000萬美元;俄亥俄州、賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的企業(yè)、學(xué)校和非營利性組織組成的聯(lián)合團(tuán)體出資4000萬美元，該學(xué)會共獲得7000萬美元。這一學(xué)會實(shí)質(zhì)上是一個由產(chǎn)、學(xué)、研三方成員共同組成的公-私合作研究機(jī)構(gòu)，致力于增材制造技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)，增強(qiáng)國內(nèi)制造業(yè)競爭力，其目前主要研究的三項(xiàng)技術(shù)主題是打印材料特性和效能的研究、資格鑒定和認(rèn)證測試，以及加工能力和過程控制。

在路線圖層面，美國曾分別于1998年和2009年兩度發(fā)布增材制造技術(shù)路線圖。美國學(xué)界2009年召開的第2個面向未來10～12年的增材制造技術(shù)研發(fā)路線圖研討會，匯集了來自學(xué)界、企業(yè)界和政府的65名專家學(xué)者，為增材制造技術(shù)制定未來10～12年的研究指南。該研討會關(guān)注增材制造技術(shù)在設(shè)計、工藝建模與控制、材料、生物醫(yī)藥應(yīng)用、能源與可持續(xù)發(fā)展、教育和研發(fā)等各個方面的未來前景。通過整體評估認(rèn)定，如果能夠持續(xù)推動增材制造技術(shù)走在發(fā)展前沿，那么將創(chuàng)造出更大的發(fā)展機(jī)遇。這份路線圖報告給出的關(guān)鍵建議是建立美國國家測試床中心(NationalTestBedCenter，NTBC)，推動未來該領(lǐng)域的設(shè)備和人力資源發(fā)展，并展示制造研究的概念。在2009路線圖的基礎(chǔ)上，北美焊接和材料結(jié)合工程技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)組織——愛迪生焊接研究所(EdisonWeldingInstitute，EWI)成立了添加制造聯(lián)盟(AMC)，主要目標(biāo)是提高增材制造技術(shù)的成熟度，并以國家為基礎(chǔ)，倡導(dǎo)資助增材制造技術(shù)，將其從目前的新興技術(shù)層面推進(jìn)到主流制造技術(shù)層面。AMC目前包括大型企業(yè)、小型企業(yè)以及政府機(jī)構(gòu)和重要的大學(xué)研究機(jī)構(gòu)等33個企業(yè)成員與合作組織。

在研究計劃及執(zhí)行層面，美國福特走在了前面。福特正在開發(fā)一種高度靈活的新型3D打印制造技術(shù)，福特稱其為自由曲面加工技術(shù)(F3T)，以降低小批量消費(fèi)鈑金零件所需的本錢和時間。F3T技術(shù)制造三維外形的模具僅僅需求幾個小時，一旦投產(chǎn)，原型制造在三日內(nèi)便能夠完成，假如依照傳統(tǒng)辦法，則需要兩到六個月。而且，F(xiàn)3T技術(shù)也為產(chǎn)品制造提供了更廣的個性化選擇。但目前F3T技術(shù)仍處于早期階段，僅能提供小范圍應(yīng)用，還無法滿足大批量消費(fèi)。該技術(shù)在航空航天、國防、交通運(yùn)輸和家電行業(yè)中也具有寬廣的應(yīng)用前景。美國能源部計劃對新一代產(chǎn)品提供704萬美元的能源補(bǔ)助，以推進(jìn)節(jié)能高效的制造工藝。包括福特和其他協(xié)作者在內(nèi)的五個創(chuàng)新制造項(xiàng)目，初期展開階段三年，取得了總額為235萬的能源資助。

2017年，美國在3D打印材料、新型3D打印技術(shù)開發(fā)方面做了頗多有益探索，成績驕人；而部分增材制造企業(yè)則在嘗試“3D打印農(nóng)場”等新型運(yùn)營模式；在美國軍方強(qiáng)力支持下，軍用3D打印技術(shù)發(fā)展迅速。

2017年3月，美國達(dá)特茅斯學(xué)院用輪烷類化合物開發(fā)出一種超強(qiáng)智能材料，并利用3D打印使之成為納米級聚合物晶格立方體，進(jìn)而成為4D材料，可以舉起15倍于自身重量的物體，應(yīng)用前景廣闊。

6月，美國海軍部公布了使用區(qū)塊鏈來控制3D打印機(jī)的計劃。區(qū)塊鏈可以增強(qiáng)整個3D打印制造過程(包括設(shè)計、原型、測試、生產(chǎn)、最終處理等)中確保安全共享數(shù)據(jù)的能力。

8月，美國機(jī)器人生產(chǎn)商Slant Concepts將自己的3D打印業(yè)務(wù)分拆成一家獨(dú)立公司Slant 3D。Slant Concepts希望用其定制設(shè)計的3D打印農(nóng)場來改變3D打印太貴太慢的現(xiàn)狀。未來，Slant 3D計劃建造一個更大的農(nóng)場，以到達(dá)比傳統(tǒng)制造方法更具競爭力的生產(chǎn)規(guī)模。

同在8月，美國國防部授權(quán)法案(其中包括與3D打印相關(guān)的條款)獲得美國國會批準(zhǔn)，該法案要求國防部長向眾議院軍事委員會提交其增材制造計劃。法案或許會讓多個增材制造組織受益，有可能是美國軍事3D打印的一個重要里程碑。

9月，美國布朗大學(xué)研制出按需降解的3D打印生物材料。該材料可用于制造圖案復(fù)雜的微流體裝置和動態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)物，其之所以能按需降解與一種特殊的化學(xué)觸發(fā)有關(guān)。此外，在材料研制過程中，研究人員還使用了立體光刻技術(shù)來制造3D打印結(jié)構(gòu)。

也是在9月，美國愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室開始用混合3D打印技術(shù)來生產(chǎn)先進(jìn)的核燃料。該技術(shù)據(jù)說能提高核燃料的安全性和效率，處理任何基于鈾的原料，這種能力可以使其適用于多種目的。2月，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室與加州大學(xué)伯克利分校、羅切斯特大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員共同開發(fā)出一種在幾秒內(nèi)創(chuàng)建復(fù)雜3D打印物體的技術(shù)。這個過程被稱為“立體3D打印”，克服了傳統(tǒng)增材制造的許多限制。

總體而言，2017年，美國在3D打印材料、新型3D打印技術(shù)開發(fā)方面做了頗多有益探索，成績驕人；而部分增材制造企業(yè)則在嘗試“3D打印農(nóng)場”等新型運(yùn)營模式；在美國軍方強(qiáng)力支持下，軍用3D打印技術(shù)發(fā)展迅速。

圖表  美國3D打印市場AMC模型

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