美國(guó)NASA等部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《航天制造技術(shù)報(bào)告》,，增材制造技術(shù)被重視

2024年1月8日,，南極熊獲悉,，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、國(guó)防部（DOD）和商務(wù)部（DOC）在2023年12月20日向美國(guó)國(guó)家太空委員會(huì)聯(lián)合提交了《航天制造技術(shù)報(bào)告/Space Manufacturing Technology Report》,。

報(bào)告下載鏈接：https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/nspc-space-manufacturing-technology-report-rev-12.20.23-final.pdf

這份報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注了開(kāi)發(fā)新興航天制造技術(shù)等5個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域,，討論了增材制造、先進(jìn)材料等7項(xiàng)新興航天制造技術(shù),，并提出了推動(dòng)太空制造技術(shù)的14項(xiàng)可行建議,，具體包括：

開(kāi)發(fā)新興航天制造技術(shù)：優(yōu)先投資于新興的太空制造技術(shù)，支持美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）,、國(guó)防部（DOD）和商務(wù)部（DOC）相關(guān)項(xiàng)目的投入,；
建立公私合作伙伴關(guān)系：探索現(xiàn)有的公私部門(mén)合作伙伴關(guān)系，重點(diǎn)是擴(kuò)大當(dāng)前的“美國(guó)制造”模式的力量,，以確保以太空為重點(diǎn)的相關(guān)成果,；
資助航天制造技術(shù)中心：探索經(jīng)濟(jì)發(fā)展管理局地區(qū)資金，用于支持太空制造技術(shù)中心,；
關(guān)注協(xié)同發(fā)展：發(fā)揮與其他聯(lián)邦計(jì)劃的協(xié)同作用,，包括霍林斯制造業(yè)擴(kuò)展伙伴關(guān)系（MEP）計(jì)劃；
航天技術(shù)人才隊(duì)伍建設(shè)：通過(guò)教育和人才培養(yǎng)計(jì)劃應(yīng)對(duì)太空工業(yè)基地對(duì)人才的不斷增長(zhǎng)需求,；

這些建議旨在推進(jìn)美國(guó)太空制造能力,，確保國(guó)家在全球太空產(chǎn)業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)地位。具體措施可由NASA,、DOD,、DOC和其他聯(lián)邦部門(mén)和機(jī)構(gòu)執(zhí)行。一旦實(shí)施，這些建議將有助于增進(jìn)對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的了解,，確定當(dāng)前能力以及未來(lái)對(duì)太空制造的需求,。相關(guān)機(jī)構(gòu)將支持并在必要時(shí)建立聯(lián)邦部門(mén)和機(jī)構(gòu)、行業(yè),、私營(yíng)部門(mén)組織以及國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界之間的新伙伴關(guān)系,。利益相關(guān)者將孵化和加速航天制造創(chuàng)業(yè)，同時(shí)進(jìn)一步調(diào)整當(dāng)前和未來(lái)的聯(lián)邦投資,，以支持太空制造技術(shù)需求,。報(bào)告最后提出了關(guān)于發(fā)展和加強(qiáng)各種背景的人進(jìn)入太空制造職業(yè)的途徑的建議。

全球航天制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在航天工業(yè)短短60多年的歷史里,，世界發(fā)生了許多變化,，航天工業(yè)對(duì)我們的生活和工作方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，塑造了歷史進(jìn)程和我們今天所知道的世界,。航天工業(yè)具有巨大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)潛力,。如今，全球航天工業(yè)價(jià)值超過(guò) 4000 億美元,，并且正在迅速擴(kuò)張和發(fā)展,。在美國(guó)，該行業(yè)每年為國(guó)家貿(mào)易平衡增加數(shù)百億美元,，為美國(guó)的高科技產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)提供支持和刺激,，提供數(shù)以萬(wàn)計(jì)的高薪高技能工作崗位。在歐洲,，歐洲航天局也提出了針對(duì)航天工業(yè)的先進(jìn)制造計(jì)劃,，其主要目的是甄選和引入太空業(yè)務(wù)顛覆性材料和制造工藝。

如今,，航天工業(yè)正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),，其變化、挑戰(zhàn)和機(jī)遇主要是由于發(fā)射成本的降低以及人們認(rèn)識(shí)到太空的利用具有為地球帶來(lái)社會(huì)效益的巨大潛力,。航天工業(yè)的長(zhǎng)開(kāi)發(fā)周期,、高運(yùn)營(yíng)成本限制了新進(jìn)入者和競(jìng)爭(zhēng)者，制造技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于推動(dòng)各國(guó)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球環(huán)境中的行業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位方面發(fā)揮關(guān)鍵作用,。增材制造,、人工智能、機(jī)器人,、生物技術(shù)和新材料等技術(shù)的最新進(jìn)展正在為太空制造創(chuàng)造新的機(jī)遇,，為了參與全球競(jìng)爭(zhēng)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家一直在持續(xù)開(kāi)發(fā)和實(shí)施新的創(chuàng)新制造技術(shù),。

美國(guó)未來(lái)航天制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

先進(jìn)制造技術(shù)的爆發(fā)預(yù)計(jì)將在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的全球太空市場(chǎng)中推動(dòng)創(chuàng)新和效率方面發(fā)揮重要作用。作為世界太空探索領(lǐng)域的杰出國(guó)家，美國(guó)聯(lián)邦政府與一直致力與工業(yè)界和學(xué)術(shù)界合作,，投資于應(yīng)用研究和工業(yè)相關(guān)的制造技術(shù),，以鼓勵(lì)持續(xù)研究和創(chuàng)新的環(huán)境。在NASA等部門(mén)聯(lián)合提出的《航天制造技術(shù)報(bào)告》中,，概述了7項(xiàng)新興的太空制造技術(shù),，具體包括：

增材制造（AM），也稱(chēng)為3D打印
先進(jìn)材料,，包括復(fù)合材料,、陶瓷、輕質(zhì)金屬,、納米技術(shù)和生物技術(shù)
機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化
數(shù)字制造系統(tǒng)
清潔和可持續(xù)制造
電子制造
高超聲速技術(shù)

這些技術(shù)對(duì)于推動(dòng)太空制造能力的發(fā)展并滿(mǎn)足不斷發(fā)展的太空行業(yè)需求至關(guān)重要,。

增材制造：報(bào)告首先強(qiáng)調(diào)了增材制造（AM）的重要性，也被稱(chēng)為3D打印,，是指根據(jù) 3D 模型數(shù)據(jù)連接材料以制造零件的過(guò)程,，通常是逐層進(jìn)行，而不是減材制造和成形制造方法,。作為關(guān)鍵的空間制造技術(shù),。增材制造允許創(chuàng)造復(fù)雜的幾何形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)很難或者無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)制造方法生產(chǎn),。它提供了顯著的成本和進(jìn)度改進(jìn),，并且正在極大地改變各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和制造格局。這項(xiàng)技術(shù)在推進(jìn)空間制造能力和滿(mǎn)足不斷發(fā)展的航天工業(yè)需求方面起著至關(guān)重要的作用,。

先進(jìn)材料：包括復(fù)合材料,、陶瓷、輕質(zhì)金屬,、納米技術(shù)和生物技術(shù)在內(nèi)的材料,，可用于創(chuàng)造具有改進(jìn)性能的新材料注入，例如增加強(qiáng)度,、耐用性和生物相容性,。這些材料可用于各種航天技術(shù)應(yīng)用。開(kāi)發(fā)先進(jìn)材料潛力的要求包括更有效的方法來(lái)識(shí)別,、合作,、清潔提取和制造使用稀土金屬和空間系統(tǒng)必需且很大程度上獨(dú)特的材料的組件。

機(jī)器人和自動(dòng)化：機(jī)器人和自動(dòng)化用于提高制造過(guò)程的效率和精度,，從而縮短生產(chǎn)時(shí)間并降低勞動(dòng)力成本,，允許在危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行制造或執(zhí)行對(duì)人類(lèi)工人來(lái)說(shuō)太危險(xiǎn)的任務(wù)，并集成數(shù)字制造技術(shù)支持增材制造等新穎方法,。機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化的改進(jìn)使用將帶來(lái)更可靠,、無(wú)差錯(cuò)的生產(chǎn)線(xiàn),，從而創(chuàng)建更高可靠性的空間系統(tǒng)。

數(shù)字制造系統(tǒng)：航天工業(yè)正變得極其數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),。幾乎所有現(xiàn)代制造業(yè)務(wù),、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施都在一定程度上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，智能制造系統(tǒng)使用物聯(lián)網(wǎng),、人工智能,、虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，用數(shù)字方法代替體力勞動(dòng),，以提供信息,、優(yōu)化和自動(dòng)化制造流程。

清潔和可持續(xù)制造：現(xiàn)代制造技術(shù)允許最大限度地減少或消除對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康的負(fù)面影響,，同時(shí)節(jié)省資源和能源,。這些技術(shù)使得化學(xué)產(chǎn)品和工藝的設(shè)計(jì)能夠減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，并為閉環(huán)制造提供機(jī)會(huì),，其中廢物和副產(chǎn)品在制造過(guò)程中被回收或再利用,，而不是被丟棄。

報(bào)告建議各機(jī)構(gòu)保留該新興技術(shù)清單,，并找出在利用這些技術(shù)時(shí)需要解決的差距,。NASA、DOC和DOD還鼓勵(lì)采用“美國(guó)制造”模式,，這是一個(gè)由位于全國(guó)不同地區(qū)的專(zhuān)門(mén)從事不同技術(shù)的機(jī)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò),。“美國(guó)制造”的成立是為了與學(xué)術(shù)和工業(yè)合作伙伴一起捕捉美國(guó)的創(chuàng)新,，并將其轉(zhuǎn)化為應(yīng)用技術(shù),，確保美國(guó)在未來(lái)繼續(xù)成為全球制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。美國(guó)制造網(wǎng)絡(luò)（如下圖所示）通過(guò) 16個(gè)制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)及其贊助聯(lián)邦機(jī)構(gòu)（美國(guó)商務(wù)部,、國(guó)防部和能源部）促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的協(xié)作開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),。2022年，各研究院共承擔(dān)了700多個(gè)重大應(yīng)用研發(fā)項(xiàng)目,，涉及2500多個(gè)不同組織,，為10.6萬(wàn)人次提供了先進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力發(fā)展和培訓(xùn)。美國(guó)制造模式可以首先利用美國(guó)制造機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的能力應(yīng)對(duì)太空制造挑戰(zhàn),，從而幫助推動(dòng)國(guó)內(nèi)太空制造行業(yè)的發(fā)展,。