美国致力于维持在创新方面的优势并不断扩大美国制造业,截至2015 年12 月底,已建成和正在筹建的“制造业创新研究院所”共有9 家。这些研究院所都致力于通过加快开发过程和使用最先进的设备和流程来制造具有全球竞争力的产品。研究院所将提供研究和示范产品,以及举办发展创新方法等相关活动。本文主要介绍5 家具备专业特色的研究院所及其发挥的重要作用。
2012年8 月,国防制造科学与技术(DMS&T)项目与美国陆军、美国空军、美国能源部、美国自然科学基金会,以及美国国家航空航天局建立了第一个示范性研究所——国家增材制造创新研究所(NAMII)。2013 年10 月,更名为美国制造(America Makes)研究所。该示范性研究所的重点是提供一个有关交换增材制造信息和研究的、开放共享的、高度协作的基础设施,促进高效灵活的增材制造技术的开发、评估和应用;与教育机构和企业开展合作,提供增材制造技术方面的教育和培训,培养适应性强的优秀人才。该研究所致力于整合公共、私营或非营利性的工业和经济资源,集地区和国家组织之合力,加快增材制造技术在美国制造业领域的应用,加速美国整体制造技术的创新,提高美国制造技术的国际竞争力。
2013年,国防部的数字化制造和设计创新(DMDI)研究所成立。DMDI 研究所致力于开发新的基于模型的设计方法及虚拟制造工具,以及基于传感器和机器人的制造网络,其数字化集成并与供应链并网的先进设计与制造技术可实现“未来工厂”的蓝图,形成具有快速响应能力的美国工业基础,有利于加快美国数字制造领域的创新速度,快速占据市场领先地位。
轻质和现代金属制造创新(LM3I)研究所于2014 年2 月成立。LM3I 研究所利用先进轻质金属具备与传统金属相当的机械性能和电性能,以及使部件或产品更加轻质、灵活的优势,开展了轻质、现代金属制造技术研究,加速先进轻质、现代金属在风力发电机、发动机、装甲车辆、飞机机身等领域的应用,从而大力降低产品的制造成本和能耗,提高美国国防工业及基础工业的核心竞争力。
此外,美国政府还成立了能源部的新一代电力电子制造研究所,由于基于宽带隙半导体材料的电力电子设备将成为驱动主要技术发展的新一代能源平台,宽带隙技术将使更加紧凑、高效的电力电子设备在众多领域如电动车辆、可再生能源联网、工业级变速驱动发动机、更加智能灵活的电网等产品中实现应用。该研究所致力于新一代电力电子制造技术如宽带隙技术的发展,可以帮助解决诸如不断减少的美国能源供应、较长的交货时间、较高的开发运行维护费用等系列复杂问题,从而保障美国稳定、安全、可靠的工业制造技术创新能力,满足其不断增加的武器装备发展需求[3]。
NextFlex 柔性混合型电子制造创新研究所成立于2015 年8 月,该研究所由国防部主导,致力于通过投资FHE 材料量产、薄器件加工、设备/传感器集成打印和包装、系统设计工具、可靠性测试和建模等实现美国柔性混合电子生态系统的技术商业化,开启柔性混合电子制造的新时代。该研究所制造新颖的商业和国防产品,例如:(www.xing528.com)
(1)适用于年迈的或受伤士兵的机器人装置。
(2)适用于运行的飞机或汽车的传感器监控设备。
(3)适用于恶劣环境的轻巧坚固的传感器。
该研究所将政府、行业和学术界联合起来,共同投资有利于美国投资和生产的关键新兴技术领域,提高美国在新兴技术领域的竞争力。
由此可见,各大研究院所开发的技术或产品均专注于专业领域,以使美国的先进制造业更加具有竞争力为发展目标,尽可能地满足国防部的ManTech 规划需求,通过研究和合作,实现制造技术和产品升级。
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