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每年5月份是美國的上市企業(yè)給出第一季度財報（Q1的日子。除了已經(jīng)發(fā)布Q1財報的3D Systems，這兩天另外兩個3D打印領(lǐng)域的上市公司Stratasys和Exone也都公布了今年Q1的財報，結(jié)果喜憂參半。
按非美國通用會計準(zhǔn)則(Non-GAAP)計算，公司第一季度凈利潤達到1760萬美元，同比增長40%，每股盈利0.43美元，已連續(xù)第11個季度實現(xiàn)了兩位數(shù)的增長。當(dāng)日，Stratasys股價上漲近2%至85.34美元。另一3D打印機龍頭企業(yè)3D Systems(紐交所交易代碼：DDD)則大漲7.53%至47.15美元，今年2月剛剛上市的3D打印行業(yè)新銳ExOne(納斯達克交易代碼：XONE)也聯(lián)袂上漲5.47%至44.36美元。
Stratasys第一季度財報還顯示，按Non-GAAP計算，當(dāng)季公司營業(yè)收入為9820萬美元，同比增長18%；毛利率高達59%，明顯高于去年同期的56.7%；公司當(dāng)季凈投入1080萬美元用于研發(fā)，約為銷售額的11%。Stratasys還在第一季度財報中確認(rèn)了2013年的財務(wù)預(yù)想目標(biāo)：按Non-GAAP計算，營業(yè)收入達到4.3億-4.45億美元，每股盈利達到1.8-1.95美元。超高的利潤率甚至一度引發(fā)了人們對于Stratasys暴利的聲討。
受到Statasys財報鼓舞上漲的Exone，則沒有持續(xù)的好消息。美國3D打印機供貨商ExOne Company于美國股市14日盤后公布2013年第1季(1-3月)財報：營收年增193%至790萬美元；毛利率自30.0%升至35.8%；凈損金額增加40萬美元至190萬美元；每股虧損0.20美元。根據(jù)Thomson Reuters的調(diào)查，分析師原先預(yù)期ExOne第1季營收、本業(yè)每股虧損各為920萬美元、0.11美元。
ExOne重申今年營收將介于4，800萬-5，200萬美元之間(中間值為5，000萬美元、相當(dāng)于年增74%)，預(yù)估大約三分之二將在下半年認(rèn)列；全年度毛利率約42-46%。ExOne執(zhí)行長Kent Rockwell指出，歐洲經(jīng)濟疲軟導(dǎo)致當(dāng)?shù)乜蛻舴怕少徦俣取Ｊ袌瞿壳邦A(yù)期ExOne今年營收將達5，325萬美元。
美國擔(dān)心其在3D打印制造中失去優(yōu)勢
Terry Wohlers是美國一家獨立咨詢公司的總裁，從事行業(yè)顧問、分析師和說客工作，最近他就美國進入3D打印制造市場的問題，提供了一些令人印象深刻的見解。他透露了一些有趣的數(shù)據(jù)：“16家歐洲公司，7家中國公司，5家美國公司和2家日本公司在從事生產(chǎn)和銷售的專業(yè)級工業(yè)3D打印制造和3D打印系統(tǒng)，這是一個戲劇性的變化，在十年的情況為美國有10家，歐洲有7家，日本有7家，中國有3家”。此數(shù)據(jù)表明美國公司在此行業(yè)中正在失去優(yōu)勢。
去年，奧巴馬政府宣布推出新的國家3D打印制造業(yè)創(chuàng)新研究所（NAMII），旨在幫助美國制造業(yè)的復(fù)興。該研究所將有助于確保未來的制造業(yè)就業(yè)崗位重新返回美國。
更重要的是，所有的金屬粉末床融合系統(tǒng)的生產(chǎn)工作全部在美國境外。中國，新加坡，歐洲，甚至南非的許多國家已表示在未來幾年中將進行數(shù)百萬美元的發(fā)展和商業(yè)化。
美國將繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)世界成為擁有最多增才制造用戶基礎(chǔ)的國家。Wohlers 2013報告中顯示，將有38%的3D打印制造份額位于美國，其次是日本為9.7%，然后是德國9.4%和中國 8.7%。
Terry Wohlers建議美國領(lǐng)導(dǎo)人將主要目光專注于大目標(biāo)，如金屬基粉末床的融合系統(tǒng)和其他先進的增才制造系統(tǒng)，力爭提升市場份額和行業(yè)競爭力。
今年，美國不斷加快發(fā)展3D打印技術(shù)的速度。位于美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)正將數(shù)以千計的3D打印設(shè)備安置在學(xué)校中，為未來設(shè)計者和工程師提供經(jīng)驗和技術(shù)。該實驗室已幫助當(dāng)?shù)馗咧虚_展首個機器人競賽——包括建造首個全增材制造的機器人。年初，ORNL已在學(xué)校安置了250臺設(shè)備，實驗室計劃2014年安置3000臺設(shè)備，接下來是4000臺，最終達到28000臺，這樣在首個機器人競賽中的每個高中都有一臺設(shè)備。
尋求超越消費設(shè)備，橡樹嶺國家實驗室正在推動增材制造在可打印的材料、部件的復(fù)雜性和規(guī)模方面的能力。該實驗室尚未完成或許是目前最復(fù)雜的全增材設(shè)計：為海軍研究辦公室設(shè)計的一款具有兩只手臂、中等浮力的水下機器人。液壓和布線通道、氣缸和活塞凸輪驅(qū)動關(guān)節(jié)所有這些都集成在打印的金屬手臂內(nèi)部。沒有外部的管道或電線。拉烏稱，“我們正在推動增材制造和機器人技術(shù)的結(jié)合。”
橡樹嶺國家實驗室增材制造技術(shù)擴大至新的金屬和更大零件的制造
同時，橡樹嶺國家實驗室正在增材制造設(shè)備供應(yīng)商如Arcam公司合作，將增材制造技術(shù)擴大至新的金屬和更大零件的制造中，包括鉻鎳鐵合金718的激光燒結(jié)，該材料是一種用于渦輪葉片中的耐高溫合金。但一些最令人興奮的工作涉及到增強型塑料的打印。目前的3D打印聚合物零件強度較低，可用于管道但并非承力部件。該實驗室目前已經(jīng)開發(fā)出一種方式，將增強型碳纖維注入原材料中，打印可承力的零件。
采用常規(guī)方法切削的碳纖維厚度為5~7微米，難以擠入被送入熔融沉積成形(FDM)設(shè)備中的0.25英寸直徑的熱塑性長絲。橡樹嶺國家實驗室已經(jīng)開發(fā)出一種生產(chǎn)直徑小于500毫微米纖維的方法。
沉積科學(xué)和技術(shù)小組領(lǐng)導(dǎo)者Chad Duty稱，這些納米纖維被切削得足夠小，能夠混入FDM原材料中，但卻有足夠高的長度直徑比率，以達到相輔相成的效果。與6000系列鋁材料優(yōu)勢相當(dāng)是可能的。
將增強型纖維注入原材料中是實現(xiàn)航空航天大型零件——60~100英尺零件3D打印的關(guān)鍵。橡樹嶺國家實驗室呼吁這種增材制造采用廣泛區(qū)域合作，并已經(jīng)與洛克希德·馬丁公司和一家設(shè)備制造商開發(fā)此能力，最初生產(chǎn)低成本磨具，但最終要打印結(jié)構(gòu)，如大型無人機的機翼。
3月美國媒體報道，除了創(chuàng)新目的，國防和航空行業(yè)正在將3D技術(shù)視為削減成本和提高效率的一種手段。
隨著3D打印機體積越來越小，價格越來越低，國防和航空行業(yè)正在核算該技術(shù)可節(jié)省的主要成本。專家稱，通過使用更多先進的打印機和金屬材質(zhì)的物質(zhì)，各大公司正在考慮加工一些難以制造的物品，比如從衛(wèi)星到戰(zhàn)機的數(shù)百元萬美元項目中的支架和工具。
3D系統(tǒng)公司投資并購副總裁休·埃文斯說，3D打印現(xiàn)在能夠制造用于飛機引擎的高級零部件。該公司是一家總部位于南卡羅來納州羅克希爾的增材制造企業(yè)。
日前，埃文斯在外交關(guān)系協(xié)會就此議題于華盛頓舉行的小組討論會上說，航空行業(yè)正在“非常迅速地”采用增材制造，“因為你可以3D打印飛機引擎零件并且減輕其重量”。
通用電氣公司近日宣布，將開始使用3D打印制造某些引擎零部件。
通用電氣公司的研發(fā)小組負(fù)責(zé)人史蒂夫?倫格斯說，該公司正在融資數(shù)百萬美元用于研發(fā)3D打印技術(shù)。
3D打印火箭測試
NASA進行3D打印火箭部件測試
作為3D打印潮流始發(fā)地，美國在3D打印應(yīng)用方面，無疑一直走在世界前列。繼在前線投入多臺移動3D打印實驗室之外，又在航天領(lǐng)域，開始應(yīng)用性研發(fā)工作。目前，雄心勃勃的NASA成功測試了首次用3D打印機制造的零配件。在其一系列耐力測試中，這個由新型非傳統(tǒng)打印機制造的零件均通過了測試；其中包括了液體氧與氣態(tài)氫高壓燃燒等。而NASA的成功讓科學(xué)家看到未來將能擁有快速建造廉價火箭的機會。
制造零部件的三維打印機則類似與普通3D打印機一樣，不同的是這臺機器使用特制金屬粉末，并由高功率鐳射激光模組進行精確制導(dǎo)。而這種創(chuàng)新技術(shù)被命名為選擇性激光熔化(SLM)。正如傳統(tǒng)3D打印機一般，這個三維打印機來回重復(fù)疊加金屬粉末加工。NASA將會使用SLM來建造未來重型太空發(fā)射系統(tǒng)所需的零部件。
引擎燃料噴射機作為最昂貴的火箭發(fā)動機零件之一，3D打印帶來的技術(shù)創(chuàng)新大大的縮短了其制作時長(由數(shù)年到數(shù)月)以及節(jié)省目前70%的成本。試驗成功后，NASA宣布加大其生產(chǎn)規(guī)模，實現(xiàn)可行的低成本制造。
美研發(fā)機構(gòu)擬建設(shè)3D自動化生產(chǎn)線提高利用效率
由美國德克薩斯大學(xué)艾爾帕索分校(UTEP)領(lǐng)導(dǎo)的大學(xué)和企業(yè)合作伙伴團隊已經(jīng)啟動了一項創(chuàng)建3D打印設(shè)備自動化組裝生產(chǎn)線的項目。這種自動化組裝生產(chǎn)線是為了制造可在空間中使用的無人飛行器和衛(wèi)星。
UTEP研究人員在向其對美國制造的提案中寫道，“我們的提案團隊預(yù)想有一天，利用一個設(shè)計流程按鈕將可快速制造出可靠和可負(fù)擔(dān)的全3D打印航天器或無人機。在24小時內(nèi)實現(xiàn)從設(shè)計到運行使用的能力使空間和機載資源能夠真正做到有求必應(yīng)。該團隊認(rèn)為，目前，我們有技能、工具和經(jīng)過驗證的結(jié)果，可推動全打印航空航天資產(chǎn)概念的發(fā)展。”該團隊的最終目標(biāo)是制造出無人機和衛(wèi)星，并在苛刻的環(huán)境下對其進行測試。
中國把3D打印納入863計劃
中國科技部于2012年4月公布了《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）、國家科技支撐計劃制造領(lǐng)域2014年度備選項目征集指南》（以下簡稱《指南》），其中包括了近來火熱的3D打印產(chǎn)業(yè)。業(yè)內(nèi)分析人士表示，這個《指南》充分體現(xiàn)出國家層面對3D打印的重視程度，對國內(nèi)的3D打印產(chǎn)業(yè)是個利好消息。
《指南》中指出，要聚焦航空航天、模具領(lǐng)域的需求，突破3D打印制造技術(shù)中的核心關(guān)鍵技術(shù)，研制重點裝備產(chǎn)品，并在相關(guān)領(lǐng)域開展驗證，初步具備開展全面推廣應(yīng)用的技術(shù)、裝備和產(chǎn)業(yè)化條件。
《指南》中還著重列出了如下4個研究方向：
第一、面向航空航天大型零件激光熔化成型裝備研制及應(yīng)用（國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元，前沿技術(shù)研究類），針對航空航天產(chǎn)品研制（試制）過程中單件、小批量需求，研制適合鈦合金等難加工零件直接成型的大型零件激光熔化成型裝備，臺面2米×2米，制件精度控制在±1%以內(nèi)，堆積效率達300cm3/h以上。制定相關(guān)工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在航空航天產(chǎn)品研制零部件制造中進行應(yīng)用。
第二、面向復(fù)雜零部件模具制造的大型激光燒結(jié)成型裝備研制及應(yīng)用（國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元，前沿技術(shù)研究類），針對復(fù)雜零部件模具快速制造的需求，研制適合制造蠟?zāi)！⑾炐汀⑸靶椭圃欤约澳猃埖人芰狭慵圃斓拇笮图す鉄Y(jié)成型裝備，臺面2米×2米，制件精度控制在±0.1%以內(nèi)，堆積效率達1000cm3/h以上。制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在汽車、模具等行業(yè)產(chǎn)品研制中得到應(yīng)用。
第三、面向材料結(jié)構(gòu)一體化復(fù)雜零部件高溫高壓擴散連接設(shè)備研制與應(yīng)用（國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元，前沿技術(shù)類），針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能要求高、連接難度大等復(fù)雜零部件加工的需求，研制材料結(jié)構(gòu)一體化復(fù)雜零件高溫高壓擴散連接設(shè)備和工藝，工作加熱區(qū)域尺寸Φ1000mm×1000mm以上，并在航空航天產(chǎn)品的研制中開展應(yīng)用。
第四、基于3D打印制造技術(shù)的家電行業(yè)個性化定制關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范（國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元、企業(yè)牽頭申報，應(yīng)用開發(fā)與集成示范類），針對家電行業(yè)個性化定制迫切需求，結(jié)合以3D打印制造技術(shù)為核心的數(shù)字制造技術(shù)帶來的制造變革，研究3D打印個性化零件設(shè)計技術(shù)、個性化定制模式、定制業(yè)務(wù)協(xié)同引擎、交互門戶、運行平臺等技術(shù)，開發(fā)個性化定制管理平臺，并基于3D打印制造裝備為終端用戶提供個性化定制服務(wù)，在應(yīng)用示范期內(nèi)銷售經(jīng)濟收入不少于3000萬元。
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