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歐巴馬宣布全力發展 3D 列印:美國已經上太空了,台灣不能再只殺豬公

商業

(《TO》編按:原文作者爲 E&E 記者 Katherine Ling,以下文字以作者第一人稱撰寫。)

我們通常想像,3D 列印機可以為風力渦輪或是電動車製造便宜專屬的零件,但是美國國家增材制造創新學會 (National Additive Manufacturing Innovation Institute ,簡稱 NAMII) 在美國俄亥俄州舉辦夏令營時卻拿來 7 ~ 11 歲的小孩製作塑膠飛盤,學習飛盤的物理原理並且自行在電腦上作出 3D 設計圖,最後在短時間內用 3D 列印機輸出,立刻知道自己設計的飛盤是否能翱翔天際。

技術部門的副主管 Rob Gorham 表示,讓孩童體驗 3D 列印技術是件令人振奮的事情,也符合 NAMII 的宗旨—增加美國對於 3D 列印技術的經驗與知識。

3D 列印技術屬「先進製造」,而先進製造乃為結合資訊科技來改善製造產品等事務的製造技術,有專家認為此將引發「第三次工業革命」。

白宮和利益攸關者皆指望先進製造可以重振美國製造業,甚至推動清新能源 (clean energy) 產業,他們也認為先進製造技術也將使製造業更為環保,並減少消耗能源與物資。

  • 歐巴馬想改革製造業

白宮決定以刺激製造業發展來改善經濟及增加工作機會,其決策動機的關鍵之一正是 NAMII 的成功案例。

目前,美國總統歐巴馬推動的全國製造創新網路 (National Network for Manufacturing Innovation,簡稱 NNMI) 的主要計畫尚未讓其支持者失望,成功吸引 79 個合作夥伴,且成立後短短一年內已經資助 7 件合作計畫。

Michael Molnar 表示, NNMI 機構為公私合營合資 (public-private partnerships), 聚焦在如何縮小研究與商業間的發展鴻溝,讓新的創意有發展的機會。 Molnar 是國家先進製造計畫辦公室的主任,也是美國商務部美國國家標準與技術中心 (NIST) 的先進製造辦公室的主任。

Molnar 解釋道:「要讓產業採用新物料或是新科技,關鍵在於去除風險。」NNMI 機構並不是實驗機構,其主要目的是聚集各大學、大小企業及政府的菁英人才於一堂,齊力測試新的方法,科技與材料,並蒐集相關數據,讓公司與這些研究菁英合作時更容易。

NNMI 在 2012 年美國頂尖 CEO 還有大學的報告中獲得最高推薦,推薦 NNMI 的單位包括福特汽車、化學品供應商 Dow Chemical Co.、史丹佛大學還有麻省理工學院,歐巴馬邀請這些單位予以肯定。藉以定位出美國該如何提升製造業競爭力。

  • 歐巴馬在國情咨文中宣布加碼投資 3D 列印

歐巴馬在國情咨文中也要求在接下來 10 年資助 10 億美元予 15 個 NNMI 機構,後來甚至加碼承諾資助 45 個 NNMI 機構。

美國政府已經開始資助首 3 間 NNMI 機構,白宮表示,政府已獲來自 5 個預算相關當局之允諾,5 年間將資助 2 億美元,此預算將於年底撥放,而聯邦資金數額不會輸給私部門公會的計畫資金。

Molnar 指出,國防部、能源部、商務部、NASA 及美國國家科學基金會皆在預算吃緊的情況下掏錢資助 NNMI,政府重視 NNMI 的程度不言而喻。

白宮重視此計畫,不過外界認為 NNMI 的貢獻並不大,特別是跟其他得以支持製造業的措施比起來更是如此。比如說租稅獎勵就比 NNMI 有機會在短期內帶來影響,尤其是為可再生能源所設的租稅獎勵。

但 Bill Janeway 指出,對於替代能源部門而言,創造這些公私合營合資的關係極為關鍵,Janeway 被視為現代私募股權部門的創始人之一,現在是私募股權投資公司 Warburg Pincus 的合作夥伴。

  • 數位經濟不斷成長,但美國需要新製造業

Janeway 認為,整體來說,數位經濟富有成長動力與投資,但我們並未建立下一股新經濟的基礎,我們並未建立低碳、環保科技、替代能源的經濟類型,我們大多數人都清楚,在氣候變遷趨勢下,這正是我們需要的經濟類型。

Bill Aulet 認為,NNMI 出現的正是時候。Bill Aulet 是麻省理工學院斯隆管理學院的馬丁信託中心 (Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship) 之常務董事 (managing director)。企業的機會已經正逐漸從軟體轉向硬體,例如電池與太陽能板等實體產品,Aulet 也從他學生對於硬體的興趣中窺見端倪。

Aulet 認為,很多人相信 NNMI 與以往做法非常不同,它將有效降低進入能源領域的門檻。

美國勞工團體 AFL-CIO 產業聯盟委員會的執行董事 Brad Markell 認為, NNMI 的目標是聚焦在製造業部門中原本就存在的工作,並給予其成長動力。

Markell 還說到,所有我們需要解決的問題,最後還是要靠製造業解決,像是提供低污染的交通方式,乾淨能源,生物醫學的進步等等皆如是。他認為許多國家開始發現必須把握製造業創新後所帶來的正面效益,藉之回饋予國家。

  • 為美國的製造業止血,加速創新速度的循環

根據 NIST 的 Molnar 所言,製造業不容易聚集各界興趣的關鍵之一,是因為製造業給人不少負面印象,像是夕陽工業、勞力密集、薪水低廉、工作環境灰暗、骯髒、危險等等,然而這些都只是錯誤的刻板印象。 Molnar 在民間製造產業工作 30 年,他所看到的是高科技而高思維 (high-touch) 的環境,如果造訪其工廠就會發現地板其實十分白淨,但是如此明亮進步的形象卻鮮為人知。

根據美國總統科技顧問委員會(President's Council of Advisors on Science and Technology,簡稱 PCAST)2012 年的報告,美國製造業工作人口仍達 1 千 2 百萬,而其他產業中有 250 萬份工作也與製造業相關,另外,每份高科技的製造業工作還能連帶支持 16 份其他產業的工作.

根據美國國家科學基金會 (National Science Foundation),2009 年時大約 70% 的企業研發都在製造業中,在製造業「生態系統」中,中小企業是否大力參與是創新循環的關鍵,因為中小企業提供重要的供給鏈及創意回饋迴圈。

然而根據美國創新與技術基金會 (Information Technology and Innovation Foundation , 簡稱 ITIF),這正是美國失血最多之處。

NNMI 的支持者 ITIF 指出,許多製造鋰離子電池和燃料電池等擁有高技能及先進科技的企業都出走國外,改在德國, 中國和南韓製造產品,因為上述國家供應及製造商生態系統靈活度較高,遂可快速跟上新科技與創意。

根據今年初麻省理工學院的創新經濟生產計畫 (Production in the Innovation Economy , 簡稱 PIE) 的白皮書所言,美國製造業生態系統的流失並非單一公司或大學得以力挽狂瀾,必須靠國家才能聚集,協調,共擔與降低風險,並搭起合作橋樑,這些都是市場機制無法自然產生的,這彰顯 NNMI 的重要性。

另外,有不少州政府祭出減稅政策,但是 NNMI 的方向不大相同,在 NNMI 中,各機構加入後並非互相排擠,而是互相加乘。

  • 3D 列印能推動不同產業間的創新

事實上,雖然 NAMII 位在鏽帶地區 (Rust Belt),它仍可輕易融入舊金山的文化,因為 NAMII 內幾乎所有事物皆走在時代尖端,無論是其工作區域佈局,共享辦公桌,還有十幾台 3D 列表機等等皆展現出其特色,這些 3D 列表機皆為其他公司托銷, 一旦推陳出新便會汰換機種。

有趣的對比是其建築物歷史風格強烈,因為這棟百年建築以前是座農倉,其打磨木地板與磚牆與公司事物形成有趣的對比。

Gorham 表示 NAMII 正在建立新關係, 開展其服務「市場」,追求「富有影響力的結果」,吸引成員支付 15,000 到 200,000 美元加入行列,解決重大智慧財產權問題等等,從以上幾點來看, NAMII 機構基本上就像個新創企業。

不久前 NAMII 重新宣布其策略,其中提到第二組計畫召集案,總值 9 百萬美金,以及成員所製作的新的計劃召集程序,因為有成員抱怨第一組計畫召集案太過廣泛。

NAMII 的第一組召集案包括檢視增材製造 (additive manufacturing) 問題,像是金屬顆粒床的品質鑑定、發展熱成像 (thermal imaging) 以找出製造過程初期的問題、 蒐集數據並測試新的塑膠材料 ULTEM 9085、改善 3D 列印科技的成本與永續性等等,其中 ULTEM 9085 運用在太空、汽車及軍事應用上皆頗為理想。

3D 列印可應用在永續發產與太空上

Gorham 說,永續性 (sustainability) 是 3D 列印科技的重要研究領域及發展機會,因為 3D 列表機可以透過單一製程輸出成品,不需要從較大塊的金屬上鑿下小部分厚再組合拼裝 ; 3D 列表機的製程遂省下大量能源與資源。

Gorham 曾在太空產業工作多年,他相信增材製造可以降低太空產業的 BTF 比率 (buy to fly, 即指單一零件需要多少材料製成的比率),從 70 比 1 降到大約 7 比 1,NAMII 也在研究如何再利用新增材列印的材料,及如何降低 3D 列印機的能源需求。

Lisa Camp 表示,大學參與 NNMI 對話時,很自然地帶入永續性及環境保護的意識, 因為這個世代很重視永續發展,他們的想法很不同,可以為製造業注入新的力量。 Lisa Camp 為 Case Western Reserve University 工程學院副院長,而該大學也參與 NAMII 的第一組計畫召集案,也是該機構的最初成員之一。

Elizabeth Wayman 表示,NAMII 的優點不只在於機構或區域間的對話,還有把這些元素連結起來,並且與聯邦各局合作的好處。 (Wayman 為美國能源部 (DOE) 的能源使用效率與可再生能源辦公室高級官員). 例如 DOE 正率領三間新機構聚焦發展「寬能隙功率半導體」, 該科技將可大幅增加工業電機、逆變器 (inverters)、變壓器和電動車的能源使用效率與電力轉換。

美國國防部 (DOD) 也與第三間 NNMI 機構合作研究輕質金屬 (lightweight metal), 這也與 DOE 的國家實驗室 Oak Ridge National Laboratory 的碳纖維科技基金密切合作。該實驗室並非 NNMI 的一部分,但也是公私合資合營,目標是降低碳纖維的成本與擴大碳纖維的使用。碳纖維是一種合成物,這種輕質金屬的硬度至少如同鋼,將來可能大量運用在太空與汽車產業。

Wayman 表示,這將成為足以改變美國的資產,最後還能讓美國在清新能源經濟中領先,同時讓美國製造產業競爭力上升。

  • 政府需更投入

雖然現在只是發展初期,但是缺乏政府資助的現象還是讓許多利益相關者卻步,因為他們對該計畫的長期發展感到擔心。另外,由於 NNMI 強調中小企業參與,因此需在短期內獲得數據上或關係上的利益,此點也造成憂慮。政府是否高度參與仍是計畫發展的關鍵,畢竟要把 NAMII 建立起的學校與企業間之網絡發展起來,的確需要政府的協助。

不過,最近情況似見轉機,就在國會休假前,兩黨兩院提出法案將提供 6 億美元授權予 NNMI 運用 ; 而根據全國製造商協會 (NAM) 的科技政策長 Brian Raymond 表示,雖然 NAM 主要關心的還是稅改,但是也與包括白宮在內的政策制定者合作,一起推動 NNMI 法案。他坦白表示,這起法案看來前景頗佳。

科技與創新的進展是各產業皆能受惠,包括能源、國防以及健康,而製造業就站在科技與創新的最前線,理應獲得重視。

圍繞著 3D 列印技術的第三次工業革命已經啓動!美國、新加坡和中國等政府都傾全力發展 3D 列印產業,台灣不能置身事外!

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(資料來源: E&E ; 圖片來源:NASA HQ PHOTOOliver Quinlan, CC Licensed)

Source: techorange.com

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