第一情报 ---装备制造业

美国国家制造业创新学院(三)—轻量制造和现代金属制造创新学院

供稿人:董瑞青  供稿时间:2013-7-22   关键字:美国  国家制造业创新学院  轻量制造和现代金属制造创新学院  
2013年5月9日,美国政府宣布成立“轻量制造和现代金属制造创新学院”(Lightweight and Modern Metals Manufacturing Innovation Institute)(简称LM3I学院)。这是美国奥巴马政府国家制造业创新网络(NNMI)提出设立的第三家创新学院,紧随国家“增材制造业创新学院”(NAMMI)、“数字化制造和设计创新”(DMDI)学院之后。轻量制造和现代金属制造创新学院将由美国国防部长办公室(Office of the Secretary of Defense,简称OSD)监管,国防部现场活动机构(DoD Field Activities)协助管理。该学院将通过美国海军研究办公室合约部(ONR)(位于弗吉尼亚州阿灵顿)的正式招标而成立,并由来自于各资助机构的代表成员进行管理。
一、LM3I学院建立的必要性
Ø  必要性:推进轻质部件和结构(Lightweight Components and Structures)的系统级设计制造方法发展,对美国国防部(DOD)、能源部(DOE)及其他政府机构来说极为重要,因为这可以增强系统性能、提高能源效率,并降低生命周期成本。这也是美国奥巴马政府在2011年6月24日发布的“材料基因组计划”中的优先级技术。当前,美国政府已经做出了大量投资,以降低轻质金属成本,用于要求苛刻的关键应用程序。然而,必要的规模成本及认证要求,却阻碍了这些轻质材料和结构的快速发展。这些关键应用程序的可靠性,反过来要求材料生产的控制能力,使得优化的、可预测的材料性能有着更严格的要求。因此,新合金(Alloy)系统的设计需要多年的昂贵投资。这些严格的可靠性要求,再加上一个超竞争的全球金属市场,驱动美国工业提高生产效率并扩展到新的应用和市场。尽管最近已经取得一些进步,但新的结构合金继续面临着巨大的障碍,这主要来自于设计指南和认证的缺乏及成本和规模的挑战。为加快产品上市时间,并充分利用这些新型轻质金属,需要综合多方面的努力,包括系统工程、材料的设计和先进制造。
 
Ø  国家经济的影响:先进轻金属(Lightweight Metals)的可用性在改善许多系统性能方面是一个普遍性因素,这些系统主要集中在国防、能源、交通和一般工程产品等领域,每一个都代表着美国经济的大部门。此外,轻质金属还有更多的应用领域,如风力涡轮机、医疗技术、压力容器和替代能源等。例如,轿车和卡车新的燃油经济性标准到位,到2016年平均燃油经济性将提高至35.5英里/加仑,可节省1.8万亿桶石油。这些燃料效率的要求将毫无疑问地推动美国产业需要越来越多的轻质材料。美国奥巴马总统的目标是到2015年,有100万辆电动汽车在美国道路上行驶,并成为世界领先的先进汽车技术国家,这也将推动轻质材料产业的发展。
 
Ø  国防部投资理由:美国国防部对其独特的系统和平台之间所需轻金属材料的需求日益增加。轻质金属对美国国防部的运作能力和技术优势有着潜在的广泛影响。美国国防部需要催化投资,以实现早期成熟的技术。LM3I学院将发展成为一个先进的轻质金属供应商基地,为美国在全球市场的竞争提供支撑,同时,为美国国防部实现显著减少燃料、增加有效载荷以及载人、无人和士兵系统的更快的速度和敏捷性提供有效支持。
二、LM3I学院的聚焦重点
LM3I学院将重点聚焦商业和国防应用中轻质部件和结构的集成设计和制造。通过试生产和实验测试,验证这些设计。LM3I学院将在以下四个领域与产业界、学术界和政府开展合作。
Ø  现有或创新的轻质合金材料生产规模的迅速成熟和展示。
Ø  缩短设计制造新颖、价格实惠的金属所需时间,包括轻质合金材料(如金属泡沫、蜂窝结构等)和第三代钢产品等。
Ø  发展更实惠的、更具竞争力的自动化制造流程。
Ø  有效利用集成计算材料工程(Integrated Computational Materials Engineering,简称ICME)的基础设施,提升材料设计和制造员工的工具、技能和知识基础。
 
LM3I学院所关注的核心材料和制造技术领域主要是:新式合金(如铝及镁基合金等);初级金属制造工艺;辅助生产过程;轻金属产品的开发利用。
 
创建LM3I学院,长期的目标是创造轻量化产品的市场扩张和新的消费者,伴随着汽车、航空航天、能源、国防和休闲设备等行业的发展,通过成熟和规模化的现代金属产业发展,使美国在全球保持产业竞争力,并成为国家安全和技术的领导者。
三、LM3I学院面临的挑战
当前,可用合金正逐渐满足轻质材料的市场需求。然而,通过扩大现有的和可替代的生产方式以及制定测试、资格证明的指导目录,一个国家机构可以显著影响目前流行(广泛使用)和“精品”材料的价格和适用性。这主要包括资本设备、基础设施等方面。通过公私合营的LM3I学院,轻质材料的生产和制造将能有效规避风险。LM3I学院将成为美国制造商利用新型轻质材料制造引擎、机身、机翼等关键部件的中心所在。
四、LM3I学院的管理方式
美国联邦政府的设想是把LM3I学院作为一个公共/私人合作建立的研究机构,把政府、产业界和学术界联合起来,共同推动轻量制造和现代金属制造技术的发展和商业化。LM3I学院将成为吸引产业投资以配合政府资助的研究机构。LM3I学院将独立于其合作伙伴组织和机构,有着很大的自主权,并是一个非盈利性组织。美国海军研究办公室合约部(ONR)设想,LM3I学院还应有一个具有较强行业代表性的独立董事会。在LM3I学院中,政府将有一个明确的角色,主要包括致力于学院公共资金的监督和管理,以及为学院总体目标提供建议,并提供适当的监督和政策指导。LM3I学院的管理和合作伙伴将负有发展新的研究、设计相关活动、吸引新的产业合作伙伴、发展一个强大的智慧财产管理计划、获得其他机构资金或实物支持等方面的责任。美国联邦政府的意图是在五年内使得LM3I学院成为自负盈亏的经济实体。
 
参考资料:
www.manufacturing.gov.

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