专家访谈：America Makes 执行董事 John Wilczynski 关于它如何推动 3D 打印的进步

America Makes 是美国增材制造 (AM) 的国家加速器，在推动 AM 技术的研发（研究和开发）、商业化和采用方面处于领先地位。自 2012 年成立以来，该研究所已经执行了 88 个 AM 研发项目，并从 65 个创始组织发展到超过 225 个。

在本周的专家访谈中，我们与 America Makes 的执行董事 John Wilczynski 进行了交谈，详细了解其最近与美国空军研究实验室达成的 3D 打印标准状态的 3.22 亿美元合作协议以及发展劳动力以加速采用 AM 的重要性。

您能告诉我们有关美国制造和组织的使命吗？

America Makes 的使命是推动 3D 打印或增材制造的采用。我们专注于开发该技术的工业基础。我们这样做已经七年多了。我们成立于 2012 年，由多个美国政府和联邦机构提供资金。

我们用这笔资金投资于技术开发、技术转型和劳动力发展。

需要说明的是，America Makes 不是政府组织或机构。我们由一家名为国家国防制造和加工中心 (NCDMM) 的非营利组织运营。它是运行和管理该计划的组织，即美国制造。

America Makes 最近宣布与美国空军研究实验室达成协议。该协议有何意义？

主要意义在于，我们已将自己确立为美国政府值得信赖的合作伙伴。这份新协议证实了我们在过去七年中取得的成功，并让我们有机会在未来七年继续在这个领域工作。

虽然协议附有大笔款项，但这并不意味着我们获得了 3.22 亿美元的资金。它只是意味着我们有一个合同，这为我们提供了竞标政府资助项目的机会。

我们可以用这笔钱来竞标政府合同，因此它有效地进行了过程将资金转给我们的组织，并最终转给计划合作伙伴，相对简单。

然后是我们称为成本分摊的要素，通常称为实物捐助，这也是 3.22 亿美元的组成部分。

此外，从长远来看，我们在前七年在 AM 方面进行了超过 2 亿美元的研发。

您能否详细介绍一下 America Makes 多年来参与的一些举措？

是的，当然可以。

正如我所提到的，研究所的主要职能是技术开发。它可以被认为是通过研究所联盟进行的核心研究和开发。这主要是应用研究。这意味着证明技术并将其推进到商业化的程度，或更接近商业化的程度。

我们多年来所做的大部分工作都集中在这一核心活动上。

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通过这种方式，我们确保我们与我们的技术开发路线图保持一致。我们在创建研究所的一年内制定了路线图，它在过去的六七年中一直是我们的指路明灯。它分为设计、材料、工艺、价值链以及我们称之为 AM 基因组的五个领域。

话虽如此，这就是我们如何识别社区中存在的技术差距，然后尝试围绕任务推动社区取得进步。

作为研究所主要职能的最后一个组成部分是教育和劳动力发展。

在我们的空间内，我们希望确保社区可以利用新开发的技术，无论是设计师、材料公司、地板上的技术人员等。有各种不同的工作分类开始成为现实。

我们正努力专注于开发行业认可的证书。就像我们在技术研发中所做的那样，我们与教育提供者合作，以确保我们通过 K12 教育系统、中学教育或在职员工培训来对劳动力进行教育，我们正在努力重新调整那些不了解技术。

我们正在寻找如何利用他们现有的技能来培训他们的方法，以便他们能够对行业有用，因为我们在空间。

因此，我们专注于教育和技术开发这三个方面。我们以路线图为中心开展活动，并将自己视为召集者、协调者和催化剂。

我们所做工作的协调部分与我们在成员驱动的路线图流程中所做的工作直接相关。今天，America Makes 拥有大约 225 名成员，由政府组织、学术组织和行业组成，包括大小公司。

我们一直在把握社区的脉搏，以了解当前的技术现状以及理想的未来状态，并将所有这些与以应用程序为中心的重点联系起来。

它意味着为了最终用途而开发技术，而不是为了娱乐或实验室实验。这是我们在研究所所做工作的核心，在接下来的七年里，这将继续是我们的使命。

我们与会员和政府一起举办了无数研讨会，以确保我们了解他们的需求。

最终，我们希望与组织合作，组织对该技术的资金或投资，无论是通过内部研发计划和公司内部，还是通过政府对该技术的投资。

我们希望确保作为一个国家，我们对存在最严重差距的技术进行战略性投资，并且我们正在尽可能快地推进它而不是重复努力.

在您看来，AM 内部标准化的现状如何？我们距离一套全面的行业标准还有多远？

标准化是我们一直在努力的另一项非常重要的活动。在过去的三年里，我们一直是一个组织职能部门，再次充当召集人和协调人的角色——将社区聚集在一起，然后协调需求。

最初推动这种情况的很大一部分原因是缺乏标准开始产生重大问题。随着技术开始显着转变，从原型设计转向开发和生产最终用途组件，很明显，我们可以做到这一点的唯一方法是使用标准。

由于买家想要采购飞机、汽车、机车的部件，无论它是什么，采购社区都需要一些东西来采购。我们都非常熟悉如何做到这一点。

但是，当您考虑传统制造时，在许多情况下，您购买的标准并不适用于 AM 组件。所以，这真的是推动这一点的重要部分。我们开始看到那里的进步。

增材制造标准化协作 (AMSC) 路线图是美国制造商和美国国家标准协会的工作产品，目前以我们所说的版本存在2.0.它作为 Internet 上的动态路线图提供，您可以在其中查看已确定的差距。

过去一年中发生的主要改进之一是能够动态更新路线图。如果一个组织，无论是 ISO、ASME、ASTM 还是 SAE，已经针对这一特定差距承担了一项任务，他们会将这些信息转发给我们的组织和 ANSI，并且他们正在转发他们所做的任何更新.因此，如果 ASTM 或 ISO 对特定标准进行更新，则会对其进行标记并向社区公布。

这是全球可用的内容，对网站的访问或使用没有限制。在过去的几年里，我们一直在推广它。过去两年我们在 Formnext 上推广了它，解释了美国标准的前景。它开始是一项尝试帮助将每个人聚集在一起的任务。在标准制定过程中有很多活动和很多平行活动。

我们都受到行业的推动。我们能够与标准开发组织沟通，这将是不合适的，并且不会让我们足够快地到达我们需要的地方。通过多次对话，我们能够让人们相信这是一个好主意。在过去的几年里，我们一直在努力解决这个问题，数百人聚集在一起为这个标准小组提供意见。

在过去的几年里，标准环境有了显着改善。当我们刚开始这样做时，当我们将社区拉到一起时，就标准而言，实际上根本没有多少。而且，我们通过路线图所做的是确定了 80 到 92 个差距，具体取决于您正在查看的路线图。然后标准机构也开始研究它们。

标准开发的现实是共识驱动的标准，其中绝大多数是，需要相当多的时间来编写，然后最终得到审查和实施。

我们已经制定了许多标准草案，其中许多目前正在制定中。其中一部分处于同行评审阶段，人们可以开始使用它们并提供反馈。

最终，这些将在未来一到两年内纳入联邦标准。整个社区开发它们的速度可能并不理想。但截至目前，这就是过程，这就是它需要的工作方式，以获得共识驱动的标准。

我们现在收到越来越多的请求，要求与会员合作制定获取指南。我们不是在写它们，但我们帮助提高人们对采购专业人士需要接受培训的认识。

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一旦我们能够实际生产一个组件，并且我们已经证明它是可以接受的，要使该技术达到我们在各个行业中广泛使用它的程度，仍然存在障碍。所以这就是标准如此重要的原因，我们看到在该领域取得了重大进展。

关于扩大增材制造的使用范围，您认为加速采用该技术的三大挑战是什么？

一个，拥有行业认可的材料设计数据——设计师可以使用这些数据，并确信他们可以根据这组设计上限和下限构建组件。对于大量材料，这并不以现成的格式存在。

所以我们需要扩大对材料数据集的访问。有很多存在的，但还远远不够。而且，在许多情况下，组织可能已经创建了这些并在内部使用它们，但这并没有提供对整个社区的广泛访问。

第二大挑战是资质和认证。我们如何限定一个组件？我们如何认证一个过程？这个领域有很多活动正在进行，特别是在研发界。但是还有很多工作要做。

许多监管机构都参与了这些讨论和这项工作，但要使组件达到可用于最终用途的程度，这仍然是一个主要障碍。

有经过验证的案例，但现在它们非常特定于组件，而不是跨组件系列完成，也没有以一种可以方便和低成本的方式生产组件的方式完成.

第三个挑战是我们所说的增材制造设计。我的意思是真正使用该技术来充分利用它提供的设计自由。

我们能够生产的很多产品都专注于替换以前为传统制造设计的组件。

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我们真正需要推动、向前发展的是培训人们如何使用该技术，例如我们应该在何时何地使用有机设计，何时应该使用内部几何图形，以及类似的东西。因此需要真正了解增材制造的设计，除了今天真正擅长它的少数人之外。

另一方面，您觉得行业内的哪些发展令人兴奋？

组织的快速发展，以及新技术进入市场的新公司。在过去的几年里，不乏几年前甚至没有真正考虑过的新制造工艺。所以这是非常令人兴奋的，只是大量组织参与其中，其中一些是突然冒出来的，还有一些是现在正在参与 AM 的传统制造商。

两者都有好处参加会议的那些团体：一个是经过验证的制造商，他们了解如何构建工业系统。其他人则是新的和渴望的，并为市场带来令人惊讶的新技术。

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另一个令人兴奋的部分是软件。 AM 真正利用了零件可以完全从数字文件生成的事实。凭借在各种软件平台上进行建模和模拟的能力，我们不再需要尽可能多的经验数据和测试。相反，对我们生成的模型充满信心真的很有趣。

它最终将显着降低开发 AM 组件的成本。我们只需要生成足够多的数据，让人们有信心，这样我们就可以真正利用它。

您如何看待该行业在未来 5 年的发展？

我根本没有看到任何放缓的迹象。我们将继续看到越来越多的技术，推动我们现在愿意接受的范围。

我们看到的另一件事，特别是在过去的两年里，是向生产化的强烈转变，这意味着将该技术纯粹用于最终用途项目。

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我们开始更有效地引入添加剂设计。在某些情况下，与传统相比，商业案例更适合于 AM，尤其是当我们考虑零件整合时。

使用 AM，我们正在开发我们以前从未有过的新几何形状。我看到在接下来的几年里，这种情况只会增加。我希望材料数据空间将在未来几年内取得一些突破。因此，如果我们考虑五年以上，我们必须解决这个问题，我们必须达到生成可以广泛共享和使用的数据的地步。

一旦我们能够有效地做到这一点并使用广泛的数据集并以一种我们可以获得足够数据的方式协调该数据，以便通过我们的建模和 CAM 做出越来越好的决策，就会更加有效新合金开发将。

我们使用的大多数材料，特别是金属增材制造，都是在我们考虑增材制造组件之前就已经存在的合金，这意味着其中一些合金不一定是添加剂的理想选择过程。

当我们想到下一代合金的外观时，这变得越来越有趣，因为它最终将导致更好的用例和更好的技术利用。

所以我认为这两件事将在未来五年内开始显着发展：首先是数据的访问，然后是对数据进行建模的新合金的生成，将是后缘在 5 年内。

回到 America Makes，2020 年对组织有何影响？

2020 年令人兴奋，因为我们期待着接下来的七年。我们正在准备确定我们的会员最关注的领域是什么。

材料数据是其首要和中心。我们将帮助召集社区围绕需要完成的工作，然后协调活动。

除此之外，另一个令人兴奋的领域正在向前发展，真正着眼于其他需要关注的其他行业。我并不是要暗示我们到目前为止都忽略了任何人。但现实是，航空航天和国防社区、其商业案例方面以及那些能够承担风险的人，迄今为止一直与该社区保持一致。

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我们开始看到，随着越来越多的生产能力的出现，AM 对汽车界变得越来越有趣。我认为明年这将是一个令人兴奋的机会。

我们实际上正在准备与汽车社区协调一些路线图活动，我们将从供应链方面看到一些可操作的活动。随着越来越多的技术变得可用，我们需要确保我们有合适的供应商来利用它。

我们现在有几个项目正在承担这项任务，试图了解我们的供应商目前所处的位置，以及我们需要供应商具备哪些能力。

有什么最后的想法吗？

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教育和劳动力方面非常重要，特别是如果市场真正以预测的速度增长。我们知道我们现在没有足够的劳动力来真正利用我们取得的发展。

因此，我们必须达到对社区进行培训的地步。我们现在有一些活动程序可以做到这一点。我们不认为我们作为该课程的开发者的角色，而是将整个政府、行业和学术部门的社区聚集在一起，研究应该在各个级别（即不同的工作职位）建立课程的要求或我们想要定义的描述。

然后让自由市场接管，人们将根据这些要求开发程序。然而，我们想要帮助支持的事情是确保它们的开发是针对某些行业公认的需求。

归根结底，我们需要一支训练有素的员工队伍，他们可以从一个组织转移到另一个组织，例如当他们从军队退役时，他们可以被 OEM 接走，因为他们接受过培训，就像我们希望任何职能部门都拥有这些行业认可的证书一样。在这个领域有很多工作要做，我们正在为此付出很多努力。

要了解有关美国制造的更多信息，请访问：https://www。美国制造商.us/