Viện đầu tiên của Network sẵn sàng giúp chuyển đổi hoạt động sản xuất
America Makes, Viện Đổi mới Sản xuất Phụ gia Quốc gia, là viện đổi mới sản xuất đầu tiên trong mạng lưới sau này sẽ trở thành Mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ. Kể từ năm 2012,Mỹ tạo rađã là động lực thúc đẩy sự phát triển của ngành sản xuất bồi đắp (AM), tập hợp sự hợp tác công-tư giữa chính phủ, học viện và ngành công nghiệp để đẩy nhanh việc áp dụng công nghệ và hỗ trợ khả năng cạnh tranh sản xuất của Hoa Kỳ và an ninh quốc gia. Công việc của nó tập trung vào ba lĩnh vực:
- Công nghệ tiên tiến
- Phát triển lực lượng lao động AM
- Mở rộng hệ sinh thái AM
Sản xuất bồi đắp (hoặc in 3D) có tiềm năng chuyển đổi hoạt động sản xuất bằng cách xây dựng các đối tượng theo từng lớp, dựa trên các tệp thiết kế kỹ thuật số, cho phép tạo ra các hình học phức tạp mà các phương pháp truyền thống khó hoặc không thể thực hiện được. AM yêu cầu ít bộ phận hơn, cho phép tự do thiết kế nhiều hơn để tạo ra các bộ phận phức tạp và có tính tùy chỉnh cao, giảm lãng phí vật liệu, đồng thời cho phép lặp lại thiết kế nhanh chóng và sản xuất theo yêu cầu. America Makes giúp cải tiến công nghệ AM thông qua quá trình xem xét các nhu cầu và ưu tiên của ngành, đảm bảo nguồn vốn và điều phối các dự án hợp tác do các thành viên thực hiện.
America Makes đã nỗ lực phát triển và nâng cao kỹ năng của lực lượng lao động AM bằng cách thúc đẩy đào tạo kỹ năng để có được chứng chỉ và xác định lộ trình nghề nghiệp. Viện kích thích sự quan tâm đến in 3D và AM của học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông bằng cách phát triển tài nguyên giáo dục, hợp tác với các trường học và tổ chức cũng như tổ chức các sự kiện và cuộc thi.
Viện cũng cam kết thúc đẩy hoạt động chia sẻ kiến thức trong hệ sinh thái AM rộng lớn hơn và đang nỗ lực mở rộng phạm vi tiếp cận cũng như tác động của AM đến nhiều ứng dụng hơn, trong cả khu vực tư nhân và chính phủ.
Những thành tựu trong ngành của nước Mỹ
Dưới đây là một số thành tựu quan trọng từ những nỗ lực của America Makes nhằm thúc đẩy ngành sản xuất bồi đắp và lực lượng lao động tương lai của ngành.
Phát triển hệ sinh thái
- Cơ sở hạ tầng ứng phó với khủng hoảng:Trong đại dịch COVID-19, America Makes đã thành lập và chỉ đạo chương trình Ứng phó với khủng hoảng sản xuất nâng cao (AMCPR) nhằm giảm bớt tình trạng thiếu linh kiện trong nhiều ngành, cũng như tạo ra cơ sở hạ tầng phản ứng nhanh chóng với tình trạng thiếu hụt trong chuỗi cung ứng quốc gia, khu vực và địa phương. Viện đã làm việc với nhiều cơ quan liên bang và Bộ Quốc phòng (DoD) để tăng cường khả năng ứng phó của Hoa Kỳ trước các cuộc khủng hoảng trong tương lai thông qua cổng AMCPR Exchange, Lộ trình và Playbook Chiến lược, cũng như một .
- Cẩm nang chiến lược khu vực hóa:Viện đã tạo ra lộ trình hướng dẫn các nỗ lực mở rộng khu vực ở các khu vực địa lý mới, bao gồm các chủ đề như cách khai thác hệ sinh thái địa phương hiện có, vai trò và trách nhiệm, các mốc quan trọng, đề xuất giá trị, chi phí và dòng doanh thu tiềm năng. Cẩm nang này giúp America Makes và mạng lưới Sản xuất của Hoa Kỳ mở rộng quy mô tác động của họ nhanh hơn trên khắp các khu vực khác nhau của đất nước.
Phát triển lực lượng lao động
- AMNation:Đây là cổng thông tin mà viện tạo ra cho các thành viên và đối tác cung cấp quyền truy cập tập trung vào nhiều tài liệu tiếp cận giáo dục, từ hướng dẫn chương trình giảng dạy đến mô-đun đào tạo trực tuyến. Nhóm America Makes Education và Phát triển lực lượng lao động cũng đã tạo ra , chuyên cung cấp thông tin về những người làm trong ngành AM. Nó cũng khởi đầu những nỗ lực không ngừng của Cổng thông tin Sản xuất Phụ gia dành cho Giáo dục.
- Chương trình giáo dục kỹ thuật sản xuất (MEEP):MEEP được tạo ra để giải quyết nhu cầu nâng cao tay nghề của lực lượng lao động nhằm sản xuất các hệ thống và bộ phận nhằm bảo vệ tính ưu việt về công nghệ cho DoD. MEEP đã kiểm tra hơn 40 chứng chỉ được công nhận trong ngành, xác định những lỗ hổng trong chương trình đào tạo, tạo 33 khóa học trực tuyến và mở rộng chương trình cho gần 9.000 sinh viên riêng biệt.
Mỹ tạo nên những câu chuyện thành công cho dự án
Tích hợp sản xuất bồi đắp vào hoạt động đúc và rèn
Đúc và rèn kim loại (CF) là một trong những thành phần quan trọng nhất đối với chuỗi cung ứng thương mại và quốc phòng của chúng ta, nhưng số lượng xưởng đúc ở Hoa Kỳ đã giảm 67% kể từ năm 2000. America Makes và các bên liên quan đã bắt tay vào một dự án để xác định cách thức có thể giúp các ngành CF đạt được những cải tiến về hiệu quả, tính linh hoạt trong thiết kế và chất lượng sản phẩm. Nhóm đã xác định những thách thức tác động đến chuỗi cung ứng của họ, cách sản xuất bồi đắp có thể giảm thiểu những vấn đề đó và các khoản đầu tư cần thiết để tích hợp sản xuất bồi đắp vào hoạt động CF. Việc sử dụng AM mang lại những lợi thế hấp dẫn với khối lượng sản xuất thấp, điều này rất quan trọng để Cơ sở Công nghiệp Quốc phòng có thể phản ứng nhanh chóng và hiệu quả về mặt kinh tế.
Các giải pháp đổi mới để hỗ trợ duy trì lực lượng không quân với chi phí thấp
Các máy bay cũ của Không quân Hoa Kỳ thường yêu cầu các bộ phận khó mua do chúng trở nên lỗi thời. Các bộ phận có thể không còn được sản xuất hoặc lưu kho nữa, tài liệu về sản phẩm có thể kém hoặc không tồn tại và chi phí sản xuất có thể rất cao. Sản xuất bồi đắp mang lại tiềm năng tăng tính sẵn có của bộ phận, từ đó cho phép sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ. America Makes và các đối tác của mình đã phát triển một chương trình ba giai đoạn, Sự trưởng thành của nền sản xuất tiên tiến để duy trì chi phí thấp, nhằm cung cấp các giải pháp bền vững nhanh chóng, chi phí thấp. Chương trình đã cung cấp các giải pháp ứng phó nhanh chóng cho các dự án đang diễn ra và khởi xướng các dự án mới để hỗ trợ các thách thức của Không quân tại một số căn cứ. Tác động của nó đang diễn ra và sẽ được cảm nhận trong nhiều năm.
Hỏi đáp với John Wilczynski, Giám đốc điều hành của America Makes
John Wilczynski là Giám đốc điều hành của America Makes từ năm 2019. Ông gia nhập tổ chức tài trợ của tổ chức này, Trung tâm Gia công và Sản xuất Quốc phòng Quốc gia, vào năm 2009 và chuyển sang nhóm America Makes khi nhóm này được thành lập vào năm 2012. Ông là Giám đốc Công nghệ của viện trong 5 năm trước khi trở thành giám đốc điều hành chính.
Ở đây, anh ấy thảo luận về một số điểm nổi bật của America Makes khi mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ kỷ niệm 10 năm thành lập — và chia sẻ quan điểm của anh ấy về viện trong 10 năm tới.
Nhìn lại, điều gì nổi bật là thành công khi xây dựng hệ sinh thái của bạn?
Kể từ khi thành lập viện, chúng tôi đã chú trọng vào việc lập lộ trình. Chúng tôi nhận ra cơ hội trở thành tiếng nói của ngành — ghi lại và điều phối các nhu cầu của ngành cũng như thúc đẩy các hành động có ý nghĩa. Bằng cách phát triển các kế hoạch rõ ràng, vạch ra các bước có thể hành động và hướng dẫn khởi động dự án, chúng tôi đã tạo ra được tác động đáng kể. Ngày nay, hàng trăm dự án tập trung vào công nghệ đang phát triển mạnh mẽ nhờ các chương trình mà chúng tôi đã hỗ trợ định hình và điều phối.
Vai trò của viện là triệu tập, điều phối và xúc tác — và chúng tôi đã thúc đẩy thành công trong các lĩnh vực này ngay từ đầu.
Một số thách thức trong việc xây dựng hệ sinh thái là gì?
Một thách thức đáng kể mà hệ sinh thái AM phải đối mặt là lĩnh vực tiêu chuẩn. Mặc dù chúng tôi không tự mình phát triển các tiêu chuẩn nhưng chúng tôi đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối chúng. Các ngành công nghiệp khác nhau — chẳng hạn như ô tô, hàng không vũ trụ, hàn, dầu khí và điện tử — đều có những tiêu chuẩn riêng được phát triển phù hợp với nhu cầu của họ. Năm 2016, nhận thấy nhu cầu phối hợp giữa các ngành, America Makes và ANSI đã thành lập Tổ chức Hợp tác Tiêu chuẩn hóa Sản xuất Phụ gia (AMSC). Mục tiêu của AMSC là đẩy nhanh việc phát triển các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật sản xuất bồi đắp trong các lĩnh vực, đồng thời đáp ứng nhu cầu của các bên liên quan trong từng ngành.
Challenges arise when certain issues are addressed by one sector but not another, or when research and development is needed to establish a new standard. Đây là nơi chúng tôi đến. Chúng tôi làm việc với hệ sinh thái để xác định các lỗ hổng tiêu chuẩn mà các tổ chức phát triển tiêu chuẩn sau đó có thể giải quyết. Vai trò điều phối là một cơ hội thực sự cho chúng tôi. Bằng cách sắp xếp các nỗ lực và làm rõ trách nhiệm, chúng tôi có thể giúp ngành phát triển hiệu quả hơn.
Những thách thức khi áp dụng là gì?
Sản xuất bồi đắp là một công cụ mạnh mẽ và là cửa ngõ dẫn đến sự đổi mới trong các ngành. Đó là một công nghệ nổi bật - nếu đây là một trò chơi bóng né ở sân trường, chúng tôi sẽ là một trong những người được chọn đầu tiên. Từ việc cho phép tùy chỉnh hàng loạt đến thay thế hoặc nâng cao các hệ thống trong ngành hàng không vũ trụ, AM đã chứng minh được tiềm năng của mình. Giờ đây, thách thức là đưa những cải tiến này ra thị trường.
Mặc dù nhận thức về AM vẫn tồn tại nhưng vẫn còn một khoảng cách đáng kể trong giáo dục. Mọi người cần hiểu phạm vi đầy đủ về những gì có thể làm được với AM. Đó là nơi có cơ hội lớn tiếp theo.
Bí quyết để được áp dụng là gì?
Tuy nhiên, có tương đối ít người có kỹ năng áp dụng các nguyên tắc thiết kế AM vào dự án của họ. Vì nhiều hệ thống không được cập nhật thường xuyên nên “thiết kế dành cho phụ gia” thể hiện một lĩnh vực đáng kể để phát triển.
Lấy ví dụ như in 3D kim loại. Trong nỗ lực khám phá không gian hiện nay, nhiều bộ phận trong hệ thống đẩy mới được chế tạo bằng AM. Công nghệ này cho phép hợp nhất tuyệt vời về mặt địa lý của các bộ phận bên trong, đơn giản hóa các thiết kế phức tạp. Về bối cảnh, so sánh trực quan của động cơ SpaceX Raptor - phiên bản 1, 2 và 3 - cho thấy AM có thể giảm đáng kể số lượng bộ phận và hợp lý hóa độ phức tạp của động cơ như thế nào.
10 năm tới đối với America Makes sẽ như thế nào?
Dưới đây là 5 cách chúng ta nói về tương lai của ngành sản xuất bồi đắp:
- Mở rộng quy mô:Điều này rất quan trọng để chúng tôi cạnh tranh và giành chiến thắng trên cấp độ toàn cầu khi chúng tôi phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng từ các đối thủ nước ngoài.
- Dữ liệu vật liệu:Tính sẵn có của dữ liệu vật liệu là rất quan trọng. Mọi người sẵn sàng chia sẻ những phát hiện và dữ liệu, vì vậy chúng ta phải nắm bắt cơ hội để tận dụng thông tin một cách hiệu quả.
- Khu vực hóa:Chúng tôi phải cung cấp thông tin để hỗ trợ cộng đồng trong hành trình áp dụng công nghệ sản xuất bồi đắp.
- Chương trình đào tạo:Chúng ta phải tiếp tục phát triển nguồn nhân tài cho AM. Chúng tôi thực hiện điều này thông qua việc nâng cao nhận thức và cung cấp các chương trình tập trung cho học sinh ở mọi lứa tuổi. Chúng tôi đã nhận thấy sự tăng trưởng trong các lĩnh vực này trong vài năm qua, nhưng chúng tôi cần phải làm nhiều hơn nữa để thu hẹp khoảng cách kỹ năng hiện có.
- Trình độ chuyên môn và chứng nhận: Những lĩnh vực trọng tâm này rất cần thiết để thương mại hóa sản phẩm và tăng cường áp dụng công nghệ có khả năng sản xuất.
Mục tiêu hoặc sự đổi mới nào khiến bạn hào hứng nhất về America Makes trong thập kỷ tới?
AM là một công nghệ đang phát triển nhanh chóng — cánh cửa dẫn đến những cải tiến khác. Những nỗ lực hợp tác của chúng tôi trải rộng khắp các viện Sản xuất của Hoa Kỳ, mở ra tiềm năng biến đổi trong các lĩnh vực khác nhau. Ví dụ: AM quy mô lớn sẽ không thể thực hiện được nếu không có robot và AM đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy vi điện tử và hơn thế nữa. AM không chỉ là một công cụ — nó còn là động lực đằng sau nhiều chuyển đổi trong sản xuất ngày nay.
10 Năm Đổi mới, Hợp tác và Giáo dục
America Makes là một phần của mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ, được thành lập để tăng khả năng cạnh tranh sản xuất của Hoa Kỳ bằng cách kết nối con người, ý tưởng và công nghệ. Tìm hiểu thêm về 10 lĩnh vực mà America Makes và phần còn lại của mạng lưới kèo nhà cái bóng đá hôm nay đã tạo ra tác động đáng kể kể từ khi mạng lưới này thành lập vào năm 2014.
Tìm hiểu thêm