奥巴马政府承诺在总统任期结束前组建15个制造研究所，它们是先进制造业项目的核心。这群研究所最初被称为国家制造创新研究所网络，但在2016年更名为“美国制造”（Manufacturing USA）。其技术重点的范围特别值得人们的关注。德国工业4.0先进制造业计划强调物联网，但这只是美国研究所的重点领域之一。这些研究所所支持的技术相当广泛，充分显示先进制造业革命会带来深远的影响。这种技术宽度或许是美式方法中最有趣的地方，也值得细述。下面简要介绍这些研究所及其技术领域。

美国国家增材制造研究所是第一家制造研究所，成立于2012年，总部位于俄亥俄州的扬斯敦，在从俄亥俄州克利夫兰市和宾夕法尼亚州匹兹堡市的走廊地带建立了区域基地，专注于3D打印技术，该技术也被称为增材制造。增材制造是一种材料连接工艺，使用三维计算机模型数据一层接一层地来制造器件，而减材制造则依赖于传统机床。增材制造通常使用金属或聚合物的粉末，甚至是组织。它的竞争优势在于，只要将零件的三维数字参数输入到打印机中，零件就可以制造出来，从而有可能为按需大批量定制创造新的市场。重要的一点在于，这些工艺可以最大限度地减少材料浪费和模具需求，并可能压缩供应链中的要素和环节。32

这种技术也能够生产无法通过铸造、模制和锻造等传统制造工艺以较低成本制造的全新零部件和全新结构。如果逐层叠加的速度得到大幅提高，那么增材制造就可以直接与大批量生产技术进行竞争。同时，该技术将被用于现场更换零部件，减少零部件的库存需求，并制造现有工艺无法生产的、更为错综复杂的零部件。它可能是实现大规模定制的关键因素。大规模定制是指以大批量生产的成本来生产小批量个性化设计的产品。3D打印可以使生产本地化，第一次实现生产的规模降低，尽管在生产制造的历史上只有过追求规模扩大。它可能是21世纪的突破性生产技术。

通过激烈的竞争和选择，参与美国制造研究所的州政府和企业提供了约1亿美元的资金，以配套空军制造技术项目提供的5 000万美元资金。美国制造研究所的使命是消除科研和技术开发与技术利用之间的缺口，从而加速增材制造。其参与者包括遍布全国的53家大小公司，特别是在中西部地区。其中包括围绕3D打印技术组建的公司，如3D系统公司（3D Systems）、大型的航空航天公司（如波音公司、洛克希德马丁公司、联合技术公司和诺斯罗普·格鲁曼公司）和大量小型制造公司。对那些航空航天公司而言，3D打印技术可能会发挥变革性的影响。36所高校既包括了大型研究型大学，也有社区学院。从州政府部门到行业协会，还有其他二十余个组织参与了其中。

该联盟围绕设计、材料、工艺和供应链制订了详细的技术路线图。此外还开展了增材制造材料“基因组”的研究，使用新颖的计算方法（比如基于物理学和模型辅助的材料特性预测工具），以节省设计、开发和鉴定增材制造新材料的时间和成本。该研究所着手建立了一套基础设施，用于分享增材制造的设想和研究，开发和评估增材制造技术，与教育机构和制造商合作进行新领域的培训，并且为中小型企业和资源牵线搭桥，使它们能够使用增材制造。美国制造研究所的一个重点是研发和技术开发项目，其特色是高校和产业界的联合。例如，剑桥大学的波音、霍尼韦尔和德雷珀实验室（Boeing，Honeywell and Draper Lab）正致力于将一系列电子制造技术嵌入3D打印过程中，如精密加工、热塑性挤压、直接箔嵌入、嵌线和布线管理等。除此之外，还有30多个同等规模的高校产业界联合开发项目。

事实证明，在竞争激烈且规模较大的航空航天企业内，信息和知识产权共享是相当复杂的，也会影响到技术开发。但该研究所已经发挥重要的影响，将新的3D打印共同体联合在一起，帮助参与者了解哪些研究人员和企业正在致力于哪些科学进步的研究，从而推动彼此之间的联系和外包。研究所也在通过模拟和建模帮助美国国防部推动新航空航天零部件的审批流程，提高速度，降低成本，这将为整个产业带来巨大的效益。

美国制造研究所是最成熟的研究所，但其他制造研究所的工作开展模式与美国制造研究所相当。到2016年秋季，美国国防部共赞助了6家这样的研究所，美国能源部赞助了3家研究所。33 2017年初将增加5家研究所，总数将达到14家。表6.1对后续成立的13家制造研究所进行了简要汇总，重点介绍了它们的技术研究领域。34

表6.1　研究所名称和介绍

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