美国出一系列顶尖水平的国防高端制造装备

    3.复合化

    工艺复合化、功能复合化已成为高端制造装备提高效率、节约成本的重要发展方向。美国通过工序复合、工艺复合、模块化设计等方式，建成增减材制造装备、“搅拌摩擦焊装备库”等复合化国防高端制造装备。2015年5月，“美国造”创新机构宣布，基于模块化设计方案，首创建成兼具数控加工能力和激光工程化净成形金属增材制造能力的增减材复合制造装备，预示着制造企业和生产车间能以较低成本、较高效率对现有数控机床进行升级改造，使同一机器同时具备增材制造和减材制造双重工艺能力，进而大幅提升生产能力和成本效益。2016年，NASA将基于“搅拌摩擦焊装备库”建成SLS第一级，其中有5套装备用于焊接制造贮箱的筒型结构、圆形封头、连接环箍结构等分系统及其部件，“垂直集成中心”则完成各种大型部件的装配集成。未来，机器人与常规制造装备的复合化、基于赛博实物系统的智能机器互联将是复合化发展的新潮流。

    4.太空制造

    为满足未来在太空按需制造零部件，并进行自动化集成装配的需求，NASA、DARPA等政府机构联合太空制造公司、劳拉空间系统公司、诺格公司、奇点大学等工业界和学术界的力量，致力于发展太空3D打印制造装备和太空机器人一体化的制造装备。目前，太空制造装备发展已在一些领域取得突破。

    太空3D打印制造装备研制取得阶段性成果

    2011年，NASA授权太空制造公司开展零重力3D打印机研究。2014年，该公司研制的首台试验型零重力3D打印机被送往国际空间站；2015年2月，完成了首轮太空3D打印试验；2016年3月底，第二台太空3D打印机被送往国际空间站，并于6月打印出首个工具扳手，成为人类历史上首台商用太空制造装备。

    太空机器人集成制造装备研发加速推进

    2015年8月，DARPA授权劳拉间空系统公司研究在太空制造通信卫星的机器人装备（“蜻蜓”项目）；2015年12月，劳拉间空系统公司宣布已与N A SA签署合同，将在DARPA“蜻蜓”项目基础上，发展利用机器人在太空制造、装配航天器和太空结构的技术（“临界点”项目）。两个项目都致力于发展太空机器人集成制造装备。

    太空机器人集成制造装备和3D打印机制造装备的一体化系统成为发展重点

    2016年，NASA已投资2000万美元，授权太空制造公司、诺格公司以及海洋工程太空系统公司等，实施“多功能太空机器人精密制造与装配系统”（Archinaut）项目，旨在研发装有多个机械臂的3D打印机，并将其安装在国际空间站上，未来可利用Archinaut的机械臂，在轨拆卸废弃航天器上的可用零部件或在轨打印零部件，并组装新航天器。太空制造公司负责制造Archinaut的3D打印机，海洋工程太空系统公司负责制造打印机上的机械臂，诺格公司负责为系统工程、电子控制、软件和测试等提供支撑。此外，太空制造公司2016年2月称，5年内有望实现在轨制造和装配通信卫星反射器或其他大型结构。

三、发展模式

    美国通过国家层面的统筹建设和发展，以及政府、工业界、学术界的协同创新模式，大力推进国防高端制造发展，支撑世界一流武器装备研制，加速国防制造业变革，提升制造业国际竞争力。

    1.以武器装备需求为牵引，从国家层面统筹建设和发展

    美国将国防高端制造装备，特别是重大制造设施，视为国防建设的核心战略资源，并以武器装备发展需求为牵引，从国家层面对其进行统筹建设和发展。通过加强管理，加大政府投入，充分发挥制造创新机构、DARPA、NASA等机构的主导作用，推动重大国防高端制造装备与武器装备研制的稳步协调发展，保障武器装备始终处于世界领先水平。

    2.采取政产学研用结合的协同发展模式

    美国立足国家大工业基础，集中优势力量，采取政产学研用联合攻关模式，进行重大国防高端制造装备的研发建造。例如，“增减材混合制造装备建造”项目由“美国造”创新机构资助，美国Optomec公司牵头，联合MachMotion公司、TechSolve公司、洛马公司以及美陆军贝尼特实验室等共同完成。2016年2月，美国发布的首个《国家制造创新网络计划战略规划》指出，要发挥政产学研用的力量，推动先进制造技术与装备发展，加速整个国家的制造业创新。

    3.充分发挥小企业的创新优势

    美国政府通过“小企业创新研究计划”，鼓励和帮助具备创新能力的小企业将实验室研究成果转化为产品，为开展创新提供了良好条件和机制。例如，根据计划，NASA每年通过项目招标、项目评估等确定创新项目。这些创新项目的政府投入一般不超过100万美元，却能激发小企业的潜力。太空3D打印制造装备就是由NASA联合小企业共同完成的，充分发挥了太空制造公司、3D系统公司、层系统公司等小企业的创新优势。

    4.注重经济可承受、可持续的发展方式

    国防高端制造装备发展过程中，在满足需求、保证性能的同时，美国始终注重装备制造的经济可承受、绿色环保、可持续的发展。例如，在发展世界顶级搅拌摩擦焊装备时，NASA和波音公司注重应用模块化设计模式，为制造装备的升级改造奠定了良好基础；尽量使用和改造现有设备和工艺，以节约成本；注重可扩展性和可持续性，以满足三种SLS构型第一级结构的需要；还采用了安全可靠、绿色环保的制造工艺。