美国启动开放制造计划全面评估增材制造及材料

上周末，美国国防部高级计划研究局（DARPA）宣布推出开放制造（Open Manufacturing）计划，该计划的目的旨在提高对于增材制造及其它先进制造相关的各种工艺和材料的理解。DARPA指出，为了使3D打印成为复杂军工部件——比如飞机机翼——制造的主流技术，就需要对“基于不同属性和性能材料的各种制造方法所产生的细微差别”有深入的了解。

美国启动开放制造计划全面评估增材制造及材料

“开放制造计划的本质是要收集和理解增材制造等新型生产理念的材料和工艺参数，这样我们就能够以较高的置信度快速预测成品的性能如何。”DARPA国防科学办公室项目经理Mick Maher说，“一开始新技术的可靠性和批次运行（run-to-run）的波动总是不确定的。导致的结果是我们只能使用反应迟钝和重复的“再测法（test and retest）”来检验这些材料和工艺，这种方式既昂贵又费时，最终破坏了创新激励机制。”

那么，DARPA怎么样才能克服这些问题，并“实现生产控制的改进”？他们正在研究新的快速鉴定技术，并认为这种技术有望改变企业检验3D打印部件以及使用其他先进制造方式生产的部件的方式。为此他们已经成立了两个新的生产示范设施（MDF）。第一个MDF位于宾州州立大学大学，专注于金属增材制造，而另一个MDF则被安置在陆军研究实验室，专注于研究复合材料。

美国启动开放制造计划全面评估增材制造及材料

在一个100倍显微镜下，两个使用同样材料3D打印的部件，可以看到差别相当大

目前，位于宾州的MDF将研究资源集中在两个主要的领域：第一种是快速低成本增材制造（RLCAM），在这一领域中他们主要使用基于实体的成型方法来预测直接激光金属烧结过程中镍基合金材料的性能；第二个领域则是与DARPA的另一个钛加工（tiFAB）项目有关的，在那里他们将利用物理和数据模型，以确定哪些参数会对较大的增材制造结构，比如飞机机翼等，产生影响。

公司无法对3D打印出来的每一个部件都进行测试，相反，他们能做的是对某一个特定的生产批次中的极少数产品进行测试，然后由抽样测试的产品质量代表整个生产批次的质量。这就是为什么DARPA的开放式制造项目对于增材制造的未来如此重要的原因：因为对于技术和材料的透彻了解能够帮助公司节省大量的时间和金钱，这些新成立的MDF生产设施示范的最终目标是创建一个包含了各种工艺和材料属性和参数的数据库供企业和个人访问并使用。

“从历史上看，美国的军事优势都是通过材料和制造领域的突破获得的。”Maher，“最近，与新的制造技术相伴而生的风险影响了企业使用它的信心。通过开放制造计划，DARPA正在通过提供知识、控制和使用新技术的信心，而为先进制造领域提供支持。”

DARPA的这些举措有可能对于3D打印技术在制造领域内的应用推广速度产生重大影响，尤其是航空航天和军用部件的生产制造方面。考虑到DARPA的技术实力与影响力，3D打印技术成为主流制造技术之一的时间有可能早于我们中间很多人的预期。