一个邦度经济的热闹和发扬正在必定水平上取决于该邦修筑业的强健情状，美邦也不不同。前辈修筑手艺不断是美邦以致环球修筑业眷注的前沿热门。2012年、2018年和2022年，按照闭连法案的轨则和全邦形象的改观，美邦分手协议和更新了三份前辈修筑邦度战术，永远盘绕确保美邦前辈修筑手艺正在环球的领先名望这一总主意，均将发扬前辈修筑手艺动作兴盛美邦修筑业的首要方法。正在记忆了美邦近年来揭橥的前辈修筑邦度战术配景及其内在的根蒂上，对现在美邦要紧部分(如邦度科学基金会、商务部、邦防部、能源部)履行的前辈修筑界限资助安置/项目实行了概述，对他日前辈修筑手艺的发扬趋向实行了预计。数字化转型是兴盛修筑业的必由途径之一，基于巩固实际、物联网和人工智能的修筑将是他日前辈修筑手艺的首要对象。面临人类的性命强健和粮食缺少，以及地球资源匮乏和境遇恶化等离间，应肆意发扬智能修筑、生物修筑、增材修筑、太空修筑、量子修筑等前沿界限和对象。

　　修筑业回归不断是美邦政府和各界眷注的中心题目之一。20世纪90年代今后，美邦经济展现加快“去工业化”趋向，守旧工业都会逐步衰败，修筑业逐渐流失，优秀显露为美邦修筑业补充值占全邦比重与占邦内坐蓐总值比重逐渐降落，修筑业就业人数与相比较重也展现加快降落的趋向。《2010年美邦比赛再授权法案》第102条“和谐前辈修筑业的研发”，昭彰央求邦度科学手艺委员会协议战术计议，以诱导联邦政府支撑前辈修筑研发项目和行动。同时，央求每五年对战术呈报实行更新。

　　2011年6月，总统科技照顾委员会(The President’s Council of Advisors on Science and Technology, PCAST)递交了《确保美邦正在前辈修筑业的领先名望》呈报，前辈修筑举措正式被确立为邦度战术，并倡导履行前辈修筑伙伴闭连(Advanced manufacturing partnership, AMP)安置，标记着美邦修筑业进入一个新期间。2012年2月，美邦揭橥首份《前辈修筑业邦度战术计议》以下简称《2012-战术》)呈报；2018年10月，揭橥《前辈修筑美邦带领力战术》(以下简称《2018-战术》)呈报；2022年10月，美邦科技计谋办公室揭橥了第三份《前辈修筑邦度战术》(以下简称《2022-战术》)呈报，对重振美邦修筑业进一步深度组织。

　　美邦前辈修筑战术的重心主意是设备周围大、异质高、韧性强的物业定约汇集，推进修筑业学问更新和宣称，弱化以至杀绝线性立异形式与金融血本带来的“仙游之谷”负面效应，滋长打倒性手艺和战术性新兴物业，重获物业比赛上风。三份战术呈报提出的诸众前辈修筑手艺已成为饱励修筑业他日发扬的新“引擎”。通过兴盛修筑业来饱励美邦经济发扬和邦度安好，设备宏大的美邦供应链、投资研发以及培训也许保护环球经济的劳动力，从而维系美邦修筑业的环球领先名望。

　　修筑业是美邦最大的经济部分之一。据美邦邦度尺度与手艺磋议院(National Institute of Standards and Technology, NIST)统计，2021年，修筑业为美邦邦内坐蓐总值(Gross domestic product, GDP)功绩了2.3万亿美元，占比12%，具有1470万名员工，占美邦总就业人数的9.6%，均匀薪酬比全豹私营行业越过8.8%。美邦的热闹和发扬正在必定水平上取决于美邦修筑业的强健情状。20世纪90年代今后，美邦加快“去工业化”形成修筑业阑珊，使得修筑业补充值占GDP比重从1970年的22.7%下跌至2021年的11.1%，就业人数占总非农就业人数的比例从1970年的25.89%下跌至2022年的8.41%。2008年金融紧张从此，美邦逐步认识到了“去工业化”所带来的物业组织过分“空心化”题目，将重振修筑业动作永久发扬的首要战术，麇集而连续地出台了一系列计谋设施。一方面，特别珍视立异引颈，以为立异是美邦不断今后获得全邦领先经济造诣的要害；另一方面，为应对金融紧张激励的修筑业急速下滑，全美各界掀起了抑制紧张的大磋议，最为样板的是时任麻省理工学院第十六任校长的苏珊•霍克菲尔德构制建议了众轮圆桌集会，号令通过手艺立异，越发是发扬前辈修筑手艺，处理修筑业紧张。始末与学界、物业界众轮对话、磋议，逐渐酿成了一系各邦家层面的计谋倡导和举措安置，以确保美邦有本领带领下一代修筑业。与此同时，普及供应链韧性、组修前辈修筑业物业定约等计谋设施须要持续更新前辈修筑邦度 战术。

　　正在前辈修筑战术计议中，美邦永远僵持战术引颈、举措安插的计划，设备了法案——立异战术——物业(修筑业)战术——前辈修筑战术的四层级纵向一体化战术方式，告终了从邦度宏观层面战术计议到前辈修筑业举措整体落地的编制安排，保障了邦度对付处理物业“痛点”的意志。

　　始末10余年经心打算和不懈勉力，正在一系列计谋设施支撑和饱励下，美邦根本中止了修筑业下滑的趋向。归纳领会美邦前辈修筑业的计谋特性，要紧蕴涵四个方面：一是补充修筑业就业；二是刺激修筑业投资；三是通过研发进入，擢升加强美邦前辈修筑业的领先名望；四是通过淘汰商业逆差，普及修筑业的环球比赛力。

　　《2012-战术》呈报从投资、劳动力和立异等方面提出了推进美邦前辈修筑业发扬的五大主意及相应的对策设施，要紧蕴涵：① 通过培养加倍有用的联邦本领和措施的运用，加快对前辈修筑业手艺的投资；② 补充正正在发扬的前辈修筑业部分所需的有能力的工人数目，使指导和培训编制对能力需求做出主动反映；③ 设备和支撑天下和区域的公私、政府—企业—高校之间的配合，以推进对前辈修筑手艺的投资和资源修设；④ 通过采纳跨部分的投资组合优化联邦政府前辈修筑业投资并合时调解；⑤ 补充美邦大众部分和私家部分对前辈修筑业研发的总投资。

　　从呈报中不难看出，美邦正在联邦财务紧缩境况下，仍补充对前辈修筑业研发安置拨款，支撑立异性修筑流程，加紧对纳米修筑、生物修筑、工业呆板人、3D打印、前辈安排、新一代讯息汇集、物联网(Internet of things, IoT)、前辈质料及邦防科技工业等界限的投资。

　　《2018-战术》呈报展现了美邦引颈环球前辈修筑的愿景，提出通过发扬和扩张前辈修筑手艺、指导和培训修筑业劳动力、擢升邦内修筑业供应链本领三大主意使命，以确保美邦邦度安好和经济热闹；领会了影响前辈修筑业立异和比赛力的八大成分，从“强手艺、育人才、修汇集”发端加强前辈修筑带领力根蒂，将“手艺、劳动力、供应链”三方面动作保护前辈修筑业带领名望的重心因素。

　　正在手艺方面，呈报昭彰了缉捕智能修筑编制的他日、开荒全邦领先的质料和加工手艺、确保通过邦内坐蓐修筑获得医疗产物、维系正在电子安排和修筑方面的领先名望、补充粮食和农业修筑业时机等战术使命，以及智能和数字修筑编制、前辈工业呆板人、人工智能(Artificial intelligence, AI)、工业汇集安好、高职能质料、增材修筑(Additive manufacturing, AM)、要害质料、低本钱的分散式修筑、一口气修筑、构制和器官的生物修筑、半导体安排用具和修筑、新质料、器件和组织、食物安好加工、检测和可追溯性、食物安好坐蓐和供应链、刷新生物基产物的本钱和性能手艺等重心手艺对象。呈报提出了他日须要重心眷注的11个手艺界限，蕴涵：(1)前辈传感、衡量和流程统制(蕴涵讯息物理编制)，或称智能修筑、前辈主动化；(2)前辈质料安排与合成；(3)可视化、讯息化和数字化修筑手艺；(4)可连续修筑，蕴涵高能效修筑和再修筑；(5)纳米修筑(蕴涵微标准修筑)；(6)柔性电子修筑；(7)生物修筑；(8)增材修筑；(9)前辈修筑和检测设备；(10)工业呆板人；(11)前辈成形(蕴涵近净成形)与焊接手艺。

　　呈报还对《2012-战术》履行发达境况实行了评估，总结了2012—2018年光阴正在饱动手艺研发、完好指导与培训体例、设备众类型的公私配合机制、优化投资形式、擢升公私投资强度和投资比例等方面获得的发达，坚信了正在“美邦修筑”安置框架下，14个修筑立异磋议所(Manufacturing innovation institute, MII)正在推进手艺发扬、与中小企业配合、培训修筑业劳动力等方面获得的劳绩。

　　《2022-战术》呈报勾画了当时和他日一段岁月内美邦引颈前辈修筑业的七大愿景，即发扬经济、创建高质料的就业岗亭、巩固境遇可连续性、应对天色改观、加紧供应链、确保邦度安好和刷新医疗保健。为告终上述愿景，协议了开荒和履行前辈修筑手艺、强盛前辈修筑业劳动力行列和擢升修筑业供应链韧性等三个彼此相干的主意。确定了11项整体使命和37项手艺和安置倡导。11项整体使命蕴涵：(1)告终洁净和可连续修筑，支撑脱碳；(2)加快微电子学和半导体修筑业立异速率；(3)履行前辈修筑手艺，以支撑生物经济，推进生物修筑磋议；(4)开荒立异质料和加工手艺；(5)引颈智能修筑他日；(6)推广和充裕前辈修筑业人才库；(7)发扬、推广和推进前辈修筑业指导和培训；(8)加强雇主与指导机构之间的相闭；(9)加紧供应链互联互通；(10)勉力淘汰修筑业供应链的软弱性，饱励供应链的速速性；(11)加紧和兴盛前辈修筑业生态编制，和谐和支撑前辈修筑手艺从尝试室过渡到商场，设备和加紧区域修筑汇集。

　　综上所述，通过2012-2022连续10年战术计议的饱动，从底子层面上，擢升了美邦修筑业比赛力。因全邦形象和外里部境遇产生改观，三份战术呈报尽量着重心有所分别，但永远盘绕确保美邦前辈修筑手艺正在环球的领先名望这一总主意，并将开荒和履行前辈修筑手艺动作战术计议的优先使命，持续饱动呆板人、增材修筑等手艺的利用，从而告终美邦修筑业从守旧修筑向前辈修筑的转型。

　　闭于什么是前辈修筑，美邦政府部分的呈报先后给出了分别的批注。2011年的《美邦的立异战术—确保咱们的经济伸长和热闹》呈报将前辈修筑界说为：以新手艺的时势把洪量的智力血本进入修筑流程，酿成较低的本钱、神速的定制、淘汰铺张和普及质料的连接。2012年的《捕获邦内前辈修筑业比赛上风的总统呈报》提出，前辈修筑并不范围于新兴手艺，还蕴涵正在一系列界限有环球比赛力的美邦修筑商和供应商的高效力、高集成、周密统制的流程。正在《2018-战术》呈报中，前辈修筑是指一系列的行动。这些行动依赖于讯息、主动化、筹算、软件、传感和汇集的运用和和谐，以及/或行使由物理和生物科学，如纳米手艺、化学和生物学，支撑的前沿质料和新兴本领。既蕴涵用新举措修筑现有产物，也蕴涵用新发现的前辈手艺修筑新产物。正在《2022-战术》呈报中，前辈修筑业被界说为“对现有产物修筑举措的改善立异，以及行使前辈手艺坐蓐新产物，蕴涵依赖于讯息、主动化、筹算、软件、传感和汇集的坐蓐行动“。这些明晰都是用意含混的界说。由于一个界限的前辈修筑分别于另一个界限的前辈修筑，这意味着没有真正的举措来确定这个观念。比如，美邦食物与药品处理局以为，制药业的前辈修筑意味着运用立异手艺来创建现有和新产物，是新的医疗产物修筑手艺的统称。

　　美邦正在2020年10月和2022年2月揭橥的《要害和新兴手艺邦度战术》和更新后的《要害和新兴手艺清单》，均将前辈修筑列为“要害和新兴手艺”之一。

　　美邦事开始提出“前辈修筑手艺”(Advanced manufacturing technology, AMT)这一观念的邦度。固然前辈修筑手艺迄今也没有相似公认的界说，但从广义上可能以为前辈修筑手艺是正在守旧修筑手艺的根蒂上汲取了死板、电子、质料、能源、讯息和新颖处理等众学科、众专业的高新手艺劳绩，将其归纳利用于产物全性命周期中，告终优质、高效、低耗、洁净、聪明的坐蓐，是一项也许正在动态、众变的商场中普及修筑手艺合适本领和比赛本领的总称。1993年，美邦政府核准了由联邦科学、工程与手艺和谐委员会(Federal Coordinating Council for Science, Engineering, and Technology, FCCSET)主办履行的AMT安置。1994年，FCCSET属下的工业和手艺委员会前辈修筑手艺使命组构制专家实行了相闭前辈修筑手艺分类目次的编制使命，这是对前辈修筑手艺内在的初次较编制的阐明。按照这份目次，前辈修筑手艺由主体手艺群、支撑手艺群和修筑根蒂措施三个个人构成。整体的手艺又可分为两大类：一是数字化安排、修筑、处理和编制集成手艺；二是修筑工艺手艺，蕴涵精细超精细加工手艺、精细成形手艺、前辈焊接手艺、皮相工程手艺、特种加工手艺等。

　　守旧修筑被以为是获取原质料并创建出附加值的产物。外1展现了守旧修筑与前辈修筑的特点差别。这还是高度依赖于利用场景、行业类型和公司整体境况。然而，普及劳动能力、定制化、立异和高科技坐蓐编制的共性说明，前辈修筑行使了最新的念法，按照客户需求量身定制，并跟着新手艺先进持续发扬。

　　总之，前辈修筑是将死板与AI、IoT和巩固实际(Augmented reality, AR)等数字和“云筹算手艺”相连接，神速调解坐蓐流程以合适持续改观的供应需求。前辈修筑手艺不是一项手艺，而是一项手艺体例的立异和整合，需长光阴、巨额、高危险的进入，既须要邦度层面的战术计议，更须要政府主导的项目支撑和闭连机构的落地履行。

　　从2010年滥觞，NSF正在其工程学部土木、死板和修筑立异科学处(Civil, Mechanical and Manufacturing Innovation, CMMI)设立“前辈修筑安置”，支撑兴盛美邦修筑业闭连的根蒂磋议。该安置加快了修筑手艺的先进，重心是通过众学科磋议，从底子上蜕变修筑本领、举措和推行。资助界限蕴涵：修筑编制、质料加工、修筑设备、举措论以及跨标准修筑等。激励正在汇集修筑编制、修筑呆板和设备、质料工程及纳米修筑等界限发展交叉磋议。同时，资助美邦修筑磋议所发展立异性的根蒂研 究。

　　修筑编制集成安置支撑面向数字化转型带来的机会和离间的根蒂磋议，夸大正在全性命周期生态编制中安排和修筑的数字集成。毗连、主动化和安好合作是数字境遇不成或缺的界限，正在代价创建流程中支撑修筑产物立异、编制告终和维持。重心资助对象蕴涵：用于修筑编制(呆板和/或人)集成和合作的数字外达、合同和/或流程；智能自构制坐蓐编制；手艺、呆板和人的易用性、互操作性和无缝集成；面向任事的体例组织和编制；跨平台兼容和可用的数据集；修筑代价链内部和全豹代价链的牢靠和安好通讯；跨光阴和空间的分散式修筑编制集成，蕴涵整合守旧和领先的配置和手艺；评估数字境遇中全豹性命周期外部性的影响和代价的举措。

　　NSF从2020年滥觞履行FM安置。这是一个跨部分、跨界限的交叉安置，其主意是支撑他日从事根蒂磋议和指导的科技职员，磋议面向他日几十年、处于手艺成熟度最低端、也许杀绝束缚现在修筑业发扬的科学、手艺、指导、经济和社会繁难，催生目前尚不存正在的新的修筑本领，以及通过淘汰修筑业对境遇的影响，巩固美邦正在修筑业中的带领名望。与此同时，FM安置使新的修筑业也许应对天色改观、环球通行病和强健差异、社会和经济界限、边沿化生齿和社区的根蒂措施亏欠以及境遇可连续性等要紧的社会离间，将须要正在可连续合成和坐蓐新质料、化学品、量子和半导体安装、归纳编制以及质料有保障、产量高、本钱合理的部件和编制的手艺方面获得强大发达，须要AI和呆板研习、新的汇集根蒂措施、数学和筹算修模的新举措、新的动力学和统制举措、整合编制生物学、合成生物学和生物统治的新举措，以及影响经济、劳动力、人类举动和社会的新举措。

　　正在2021财年预算呈报中，NSF将FM界说为根蒂磋议，以告终目前不存正在或不恐怕告终的修筑，或以小的周围实行大周围坐蓐。重心资助界限蕴涵：(1)他日汇集修筑，即筹算、汇集、传感、AI和修筑的交叉磋议，追求行使新型传感器、推广器、配置和编制调和的数据根蒂措施的可用性，低延迟和牢靠的安好传感和通讯，云和边沿筹算，数据领会，数学和筹算修模，不确定性量化与危险领会，前辈的统制，以人工本的主动化、长途操作和人机交互，数字孪生，AI和呆板研习普及了通用性和牢靠性，低重了修筑流程和编制统制本钱。呆板研习和预测领会、自立性、无线通讯、讯息物理编制、IoT以及前辈的筹算编制和任事的最新发达，为从头研究、从头观念化、重塑和追求修筑业的新恐怕性供给了宏大的动力；(2)他日生态修筑，将使完全修筑流程涵盖全豹修筑性命周期，并研讨到能源花费、强健和境遇影响以及本钱效益，尽恐怕长光阴地维系资源的运用，正在运用中提取其最大代价，并正在运用寿命终结时接受质料；(3)他日生物修筑，基于生物的坐蓐和手艺，将使基于生物的歇养细胞和分子、化学品、药品、质料、聚会物和燃料的坐蓐，以及用于筹算、信号统治和通讯的基于生物的手艺成为恐怕，揭示和行使根本的生物学道理来处理生物修筑中的周围离间，缩短从尝试室到量产的研发周期；(4)以人工本的主动化，即正在主动化流程中优先研讨人的需求、本领和偏好，以及人与呆板之间的上风和范围性，创建一种调和的人机协同闭连，一个安好、高效、欣喜的使命境遇。

　　20世纪80年代，跟着日本成为环球高科技产物修筑核心，美邦认识到大众资源不只该当眷注根蒂科研行动，也要眷注使命导向的科研行动，即联邦政府可能对物业扩张项目实行直接投资。1988年，正在南卡罗来纳州参议员弗里茨·霍林斯(Fritz Hollings)的倡导和饱励下，美邦出台了《归纳商业与比赛法案》，正式提出联邦机构应肩负起手艺的贸易扩张职责，并于1989年率先正在南加州、俄亥俄州、纽约设备了三个区域修筑业手艺核心 ，支撑修筑手艺的转变，以普及中小修筑企业的坐蓐力和手艺本领。1998年，该安置被改名为霍林斯修筑扩展伙伴闭连(MEP)。

　　目前，该安置由NIST肩负处理，已正在全美50个州及波众黎各征战了51个MEP核心。这些核心具有约450个MEP任事站和1400众位值得信托的照顾和专家，尽力于饱励联邦手艺劳绩正在美邦中小修筑企业神速转化和利用，擢升中小修筑企业比赛力，供给所有的、始末验证的处理计划、推进伸长。据统计，2021年，MEP安置助助领先3.4万家美邦修筑企业告终了144亿美元的发售、节约本钱15亿美元，落成52亿美元的新投资，并创建和保存了125 746个就业岗亭。

　　NNMI是美邦政府正在2012年启动的一个修筑业立异安置，旨正在加紧美邦修筑业的比赛力和立异本领。其主意是设备一个天下性的修筑业立异汇集，为美邦修筑业供给更众的资源和支撑，以应对环球比赛的离间。该汇集蕴涵DoC、DoD和DoE以及其他六个联邦伙伴机构(即NASA、NSF、卫生与大众任事部、农业部、指导部和劳工部)。NIST特意设立前辈修筑业邦度项目办公室(AMNPO)，肩负和谐NNMI安置。NNMI由一系列的修筑立异磋议所(MII)构成，尽力于饱励修筑业的手艺立异和人才教育，推进企业之间的配合和讯息共享，加快新手艺的贸易化和扩张。2019年有14家磋议所，2020年又新增了两所，使MII的数目补充到16所，如外2所示。此中，从属于DoC 1个、DoD 9个、DoE 6个。2021年，16家磋议所与2300众个成员机构配合，发展了700众个强大手艺和劳动力利用研发项目，培训了9万众名前辈修筑业培训职员，州、工业界和联邦基金为这些行动捐助了4.8亿美元。NNMI将美邦工业界、学术界和政府分散正在沿途，处理每个部分无法稀少处理的跨部分修筑业离间，夸大“立异手艺的改观本领”(重心是贸易转化，而不是手艺立异)。正因这样，2016年9月NNMI被从头定名为加倍昭着的Manufacturing USA，16家磋议所正在Manufacturing USA®汇集下联结起来酿成了饱励修筑业立异的天下气力，落成协同的使命愿景，旨正在通过手艺、供应链、指导和劳动力发扬方面的大周围公私配合，弥合手艺研发的早期阶段和将手艺推向商场的后期阶段之间的差异，擢升中小企业的手艺比赛力，确保美邦正在前辈修筑业的环球带领名望。每一个磋议所都是特有手艺的聚合地，从完全上饱励美邦前辈修筑手艺转化。

　　为普及供应链韧性，美邦政府联结几家大型标记性美邦公司于2022年5月推出了“增材修筑饱动”安置，将通过普及美邦中小型修筑商的比赛力、创建和坚持高薪修筑业使命岗亭，以及通过采用AM普及供应链弹性来助助美邦度庭低重本钱。这是继2013年2月12日夸大了3D打印手艺的首要性之后，时隔9年，美邦政府再一次提出对AM手艺利用的支撑安置。该安置旨正在从计谋层面激励美邦大型配置修筑商(Original equipment manufacturer, OEM)支撑中小型企业运用3D打印手艺，助助他们擢升工业修筑本领和处理供应链题目。OEM昭彰首肯补充对3D打印零件的需求，同时为中小型企业供给职员培训、手艺援助和插手尺度协议的时机。

　　正在AM Forward安置的支撑下，美邦正正在集聚优质的科研、企业、大众部分资源，设备起以数据为基石、算法为比赛力的AM发扬战术。更首要的是，这种资源的集聚是怒放、跨邦界的，美邦正在主动地发扬自己的影响力，从环球限制内吸引优质的立异气力，赋能其本邦的修筑业兴盛安置。

　　跟着AM Forward安置的揭橥，美邦质料与试验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)邦际AM特出核心和创始行业成员宣告启动质料数据和尺度化定约(Consortium for Materials Data and Standardization, CMDS)安置。ASTM CMDS的工作是将代外全豹AM代价流的各行各业的要害构制分散正在沿途，每年选取感趣味的质料和特定利用属性(比如静态、轮回、热、侵蚀)揭橥项目、推广各样项目，最终支撑尺度和数据集的开荒。磋议劳绩将支柱ASTM闭连委员会协议的新AM尺度和楷模，以饱励全豹行业创修具有属性的和改善的质料楷模和基于持重数据集的组织央求。2022年8月，ASTM得回NIST资助的30万美元用于协议一个途径图，蕴涵AM、呆板人和主动化、大数据领会和AI。另外，NIST还发展金属基AM衡量手艺的磋议。通过资助项方针磋议，NIST正正在促实行业处理采用AM的繁难，蕴涵支撑基于等效模子的衡量科学、AM质料的外征以及支撑相似数据相易/外征新尺度，发扬美邦正在AM衡量和邦际尺度方面主导影响，处理首要的手艺离间，加快采用AM手艺，获得正在本界限的环球比赛名望。

　　ManTech是由美邦陆军、水师、空军、邦防后勤局以及邦防部长办公室协同构制履行的一套组合项目，其方针是低重兵器编制本钱，缩短交付光阴，巩固编制职能，普及修筑效力，低重金融和手艺危险。该安置连续履行50众年来，为擢升美军兵器设备职能和质料以及经济可担当性、低重兵器设备购买危险做出了强盛功绩，代外了美邦邦防修筑手艺的重心发扬对象。早正在2003年，ManTech就发展了激光增材修筑磋议项目。近两年，又发展了如薄壁换热器验证、启发机叶片锻制型芯等利用磋议项目，为饱励美邦AM物业发扬奠定了根蒂。正在最新战术计议中又新增“前辈修筑企业”重心界限，重视军工企业完全本领擢升。目前，重心磋议界限蕴涵：(1)金属成形与修筑，重心眷注质料加工、锻制、锻制、毗连手艺研发及利用，以及智能加工、轻质合金(如钛合金粉末)加工等；(2)电子产物加工与修筑，重心眷注宽禁带和碳化硅安装、锂电池、红外传感器/激光器、微型/柔性显示器等的修筑手艺；(3)复合质料加工与修筑，重心眷注高温构件、轻量化构件、舰船用复合质料构件以及其他独特用处复合质料构件的修筑手艺；(4)前辈修筑集成，重心眷注也许正在产物/编制的全性命周期内推进修筑企业神速优质运作的手艺、流程和推行，如三维手艺数据包、智能修筑、供应链汇集修模与集成、产物/流程数据的互操作性等手艺。

　　物业手艺定约是擢升一个邦度环球比赛力的战术用具。为相应《美邦立异战术2011》，NIST于2013年设立AM Tech。这是一项由联邦政府财务支撑的比赛性资助安置，旨正在设备新的或加紧现有的行业驱动的定约，开荒手艺途径图，以处理高优先级的磋议离间，发扬美邦前辈修筑业，普及美邦的立异本领和邦际比赛力，处理美邦所谓的创重生态编制中对经济无益的弱点。该安置的主意是加快立异流程—从展现到创造再到开荒新的修筑工艺手艺—从而创建高能力、高工资的修筑业就业岗亭。

　　AM Tech安置共资助了35个定约，如外3所示。此中，2013年资助了19个定约、2014年资助了16个。定约资助界限囊括了新一代讯息手艺、高端设备修筑、生物、新能源、新质料等界限。

　　为饱励AM Tech安置的整体履行，2021年6月17日，NIST宣告启动一项新的比赛性资助安置，即MFG Tech，重心发展邦度要害好处界限的手艺途径图的协议，处理高优先级磋议离间，发扬美邦前辈修筑业。行业驱动的手艺途径图是总共资助项方针要害构成个人。每个前辈修筑物业手艺定约将吸引各样周围的修筑商、大学磋议职员、行业协会和其他好处闭连者，确定并优先研讨淘汰美邦前辈修筑业伸长协同繁难的磋议项目。

　　获资助的首批4个科研机构分手为：(1)加州大学洛杉矶分校，将辘集微电子供应链的带领者协议一个途径图，以普及正在集成稀少修筑的组件和前辈封装手艺方面的本领和比赛力；(2)北卡罗来纳州达勒姆半导体磋议公司，协议前辈封装手艺和劳动力发扬的全豹代价链的途径图，支撑新兴微电子利用，加快美邦正在半导体界限的带领名望；(3)弗吉尼亚州迪克坦塔联邦前辈修筑核心，通过识别全豹扩展供应链中数字线程手艺的要害弱点和差异，普及美邦修筑业供应链的韧性和本领；(4)普渡大学，推广现有的前辈冻干手艺核心定约手艺途径图，蕴涵新型冻干手艺和新兴种别平稳药物(歇养)的利用，推进制药行业神速安插有用的药物和疫苗。2022年5月12日，NIST宣告向6个州的7个科研机构供给第二轮资金资助，蕴涵：(1)爱迪生焊接磋议总共限公司(俄亥俄州)，通过安插前辈质料、大周围AM和其他手艺来普及聪明性和能源效力，低重本钱，加快桥梁、风塔、管道和船舶等大型组织的修筑；(2)歇斯顿大学，确定与超导体和前辈组织质料等各样平台手艺闭连的修筑离间和手艺繁难，加快他日碳中性呆板和编制的贸易化；(3)ASTM邦际总部(宾夕法尼亚州)，诱导修筑修筑业采用前辈手艺，如AM、呆板人、主动化和AI，以普及坐蓐力、效力、聪明性和安好性；(4)凯斯西储大学，正在全豹产物性命周期内将AI和呆板研习用具与守旧质料科学和修筑工艺学问相连接，为前辈质料的他日修筑供给所有的举措。(5)SRI International(加利福尼亚州)，支撑量子手艺修筑途径图(Quantum Technology Manufacturing Roadmap, QTMR)，确定比赛前的开荒和供应链差异，维系美邦正在量子闭连界限的主导名望；(6)新罕布什尔大学，追求一种新的修筑范式，以告终太空修筑业的公道贸易化、工业化和普通化；(7)邦际电子修筑创议公司(北卡罗来纳州)，协议饱动前沿5G和6G产物修筑的途径图，加快美邦下一代无线

　　跟着AI、IoT、5G/6G和大数据的发扬和利用，修筑业也将进入智能和万物互联期间，分别机构均对他日前辈修筑手艺的发扬趋向实行了预计。如美邦波士顿商议公司BCG指出，以下五种手艺正在他日几年最有恐怕影响修筑业方式并普及坐蓐率。一是自立呆板人；二是集成筹算质料工程；三是数字修筑；四是IoT和柔性主动化；五是修筑业中的AI，其最常用的手艺和产物蕴涵工业呆板人、呆板视觉、智能产物、呆板研习和合作呆板人等。德勤和比赛力委员会正在其联结揭橥的呈报中指出，“预测领会”是饱励其他日比赛力的最首要的前辈修筑手艺，其他还蕴涵数字安排、仿真和集成、高职能筹算、开源安排/用户直接输入、高职能质料、前辈呆板人、增材修筑、AR、智能互联产物和智能工场等其他蜕变环球修筑业的优秀手艺。NSTC前辈修筑小组委员会夸大插手前辈修筑的联邦机构应通俗眷注和肆意支撑的五大新兴手艺界限，他们是他日投资和推广政府、行业和学术界配合的优先选项，蕴涵：(1)前辈质料修筑，每隔10年启动与之闭连的磋议安置，如2001年启动的邦度纳米手艺安置，2011年启动的质料基因组安置和2021年启动的纳米修筑物业联名安置(Nanomanufacturing Signature Initiative, NSI)；(2)工程生物学与生物修筑；(3)面向再生医学的生物修筑；(4)前辈生物成品修筑；(5)药品的一口气坐蓐。NSF正在其《2022-2026财年战术计议》呈报中指出，跟着质料、手艺和编制的打破，他日五年，磋议蜕变修筑本领、举措和推行，重心资助前辈修筑与生物手艺、合成生物学、可连续性、AI、呆板人、传感手艺、数据科学和筹算修模等界限的交叉磋议。以下六方面的手艺更应惹起眷注，他们是他日修筑的“硬核”手艺。

　　人们遍及以为修筑已是一个生态编制，其远远超越了工场自身的观念。智能修筑(Intelligent manufacturing, IM)源于20世纪90年代日本工业和邦际商业部建议构制的“智能修筑编制(Intelligent manufacturing system, IMS)”邦际配合磋议安置。“智能”则是描写企业正在产物全性命周期中创修和运用数据/讯息、告终柔性化的坐蓐流程，以知足低本钱和境遇维持等相应央求。按照2022年6月DoE揭橥的《邦度智能修筑战术计议》，聪颖修筑(Smart manufacturing，SM)是指前辈传感、仪器、监测、统制和工艺/流程优化的手艺和推行的组合，它们将讯息和通讯手艺与修筑境遇调和正在沿途，告终工场和企业中能量、坐蓐率和本钱的及时处理。智能修筑不只蕴涵工场自身，更眷注环保和优化坐蓐率，低重能耗，是能应对动态环球化商场的柔性修筑和生态编制。

　　《2022-战术》呈报中昭彰体现“引颈智能修筑(SM)他日”，对发扬SM提出了如下四点倡导：一是数字修筑，纵使前辈的传感、统制手艺和呆板研习利用于全豹修筑业，通过发扬DT和协议数据兼容性尺度饱动智能修筑，并告终无缝集成；二是修筑业中的AI，即优先研讨呆板研习、数据访候、保密性、加密和危险评估方面的研发，开荒最佳推行、尺度和软件用具，以扩展新的贸易形式，使坐蓐数据泉币化，同时维持数据安好并敬重学问产权；三是采用以人工本的手艺，即推进新手艺和尺度的发扬，通过告终安好高效的人机交互，推广人与呆板之间的合作，从而巩固人的本领，巩固坐蓐工人的本领；四是修筑业的汇集安好，即协议尺度、用具和试验台，揭橥、宣称正在智能修筑编制中履行汇集安好的诱导计划，更调无法确保汇集安好的坐蓐 配置。

　　从2020年起，美邦修筑工程师学会旗下的《Smart Manufacturing》杂志一口气两年评选环球最有影响力的20位智能修筑界限的专家，并由该杂志特约编辑伊岚沃尔夫撰文一一先容其学术擅长与造诣。现在，蕴涵AI/呆板研习、AR/虚拟实际(VR)、主动化/呆板人、AM/混杂坐蓐、大数据领会、云筹算、数控加工、面向修筑的安排、IoT/边沿筹算、仿真/DT已成为SM十个热门手艺。马库罗维奥正在“聪颖修筑：修筑的他日是数字化”一文中指 出，工业4.0手艺毗连呆板人、3D打印、云筹算、AI和IoT，使SM成为恐怕，并以令人目炫散乱的速率加快修筑业立异。

　　数字修筑(Digital manufacturing, DM)是与智能修筑同时涌现的另一个词汇，是指正在VR、筹算机汇集、神速成型和数据库等手艺支撑下，以客户需求为根蒂，对产物讯息、工艺讯息和资源讯息实行领会、构制和重组，告终产物安排和性能仿真以及神速成型，进而知足客户需乞降质料尺度的神速修筑流程，是筹算机编制正在修筑任事、供应链、产物和流程中的利用。DM亦称之为数字化修筑或修筑业数字转型，夸大利用数字化手艺升级守旧修筑业，优秀筹算机手艺利用的特点。DM要紧涉及三大界限，即产物性命周期、他日/聪颖工场和代价链处理。

　　AM通俗被称为3D打印，即通过一口气重积薄层质料，正在数字模子的根蒂上创修三维物体。从美邦正在2013年邦情咨文中提到3D打印、创修第一个NNMI立异机构——邦度增材修筑磋议所，到2018年将AM手艺列为要害出口管制清单，再到更新后的《2022-战术》对AM最翔实的阐明，阐明美邦发扬AM手艺的决定和投资支撑AM手艺的意志，饱励了AM手艺走向更为通俗的利用界限，蕴涵采用AM直接打印电子和特有的传感器组织、希望正在他日直接培养出人体构制和器官的生物细胞3D打印、可认为航空航天界限带来可观的重量减轻和职能擢升的单片高职能金属零件的AM等。

　　2021年1月，DoD揭橥了首份《邦防部增材修筑战术》呈报，昭彰了AM的内在以及对邦防战术鼎新的首要意思，为AM这一蜕变逛戏轨则的前沿手艺正在邦防部限制内的发扬与利用构修了协同的愿景。NIST于2022年9月正式出书了《美邦正在高附加值增材修筑界限的带领战术》呈报，对发扬恐怕影响私人和大众安好，或导致深远的经济影响的零件级增材修筑，从普及质料、低重本钱和工艺正在高附加值的利用角度，昭彰了他日研发的6大意害界限：(1)昭彰的央求；(2)始末验证的职能修模和领会本领；(3)性格优越的质料和为增材修筑安排的质料；(4)已知衡量不确定度的现场流程监测和统制；(5)量身定制的后统治和无损评估；(6)安好的、注册的、可互操作的数据。

　　《2022-战术》呈报从以下六个方面提出了履行AM的整体途径：(1)纳米增材修筑正在电子产物界限的影响；(2)AM正在医疗药品界限的影响，集成AI编制等手艺普及AM针对患者供给的处理计划；(3)AM流程优化发扬框架的首要性，蕴涵开荒用于擢升流程监测本领的觉得器和其他统制设施、开荒用于擢升质料统制程度的AI算法、开荒用于AM的质料，以及将AM集成到智能修筑平台；(4)AM的柔性特点，可有用处理比如航空航天、邦防等修筑界限所碰到的供应链离间；(5)公立与私营企业配合的首要性，以及中、上等指导对AM的饱励影响；(6)AM对人类可连续发扬的首要性。

　　混杂修筑是指同时行使3D打印操作(增材修筑)和更常睹的铣削/车削操作(减材修筑)的加工工艺，正在一个由众性能/众使命数控机床和增材修筑模块构成的混杂修筑平台前进行，并具有主动3D扫描和尺寸统制本领。它饱满行使减材修筑成形尺寸精度高和皮相质料好的上风，增加AM工艺精度低的新型复合加工举措，具备“打印”繁复样子的同时，还具有减材修筑的精度和皮相粗陋度，能神速修筑出分别质料的高精度、高质料的繁复样子零件，希奇有利于繁复样子、众种类、小批量零件的坐蓐，以及通过激光修复手艺擢升零部件的再修筑本领，因此具有空阔的利用前景，希望取代CNC机床。

　　变形修筑又称呆板人锻制，是行使传感器、热统制、制动成形、呆板人操作编制和筹算编制准确锻制金属物件，将金属铁匠的增量变形与智能呆板和呆板人编制的精度和统制相连接，模仿了人类铁匠的能力和创建力，旨正在将铁匠的陈旧能力与数字期间的呆板人手艺连接起来，使得金属件屡屡渐进地正在压力机上确实定位并成形零件，如图1所示。这项手艺的建议者——俄亥俄州立大学质料科学与工程系教导格伦·达芙恩将其视作继筹算机数控(CNC)及3D打印之后的“第三次数字修筑海潮”，将成为下一代数字修筑手艺。呆板人锻制冲破了数控加工和AM的少许范围性，将铁匠的热死板变形与智能呆板编制的高精度统制编制相连接。与数控加工比拟，变形修筑的成形手艺可淘汰加工时的质料亏损；与AM比拟，变形修筑的锻制手艺可能行使类型更通俗的金属质料并优化金属的职能；另外，因为采用了开式模锻，也可用呆板锻制编制代庖闭式模锻和相应模具来坐蓐较大的锻制部件(如飞机舱壁)。

　　太空修筑(In Space Manufacturing, ISM)又称“微重力修筑”，是一种正在地球大气层外修筑、拼装和/或集成货色的流程，或是将原质料或可接受质料转化为太空中的组件、产物或根蒂措施。它是NASA“地外修筑”安置的首要构成个人，通俗可分为3个高程度主意：一是面向空间处理编制，涉及与正在轨修制相闭的行动，这些行动将留正在空间中运用；二个是面向地球的ISM，蕴涵正在微重力下修筑职能更好的新质料和人体植入器官，并送回地球；三是月球、火星和小行星皮相的ISM(即原位资源行使)。ISM的手艺举措蕴涵：增材修筑、太空装置、无容器统治、凝结、接受和超薄涂层等；可坐蓐的产物蕴涵：氟化物光纤的玻璃质料、人体器官/植入物、碳纳米管、半导体、乳胶球、备件、修筑质料、太阳能电池/阵列、天基太阳能发电站、大型太空千里镜、粒子对撞机/加快器等。

　　跟着太空AM本领的持续巩固，通过正在微重力境遇中开荒新的AM工艺，以修制替代零件和空间根蒂措施，告终呆板人与太空AM工艺的集成，并实行深空追求。优先研讨微重力条目的太空生物修筑，告终太空可连续的食物坐蓐和接受。进一步普及太空使命本领方法还蕴涵用于打印电子配置和传感器的微重力AM手艺、用于更调和维修的金属部件，以及用于根蒂措施的月球风化层3D打印手艺。

　　基于量子筹算、传感和通讯的宏大潜力曾经正在初始性能的量子编制中获得了证据，这些编制可能抵达守旧手艺无法告终的利用和处理计划。然而，量子编制越发是量子筹算机极度繁复，通俗须要特别的操作条目，这会影响产物的安排、平稳性和本钱。须要立异的举措来修筑包括量子编制的量子器件，以知足正在低于1 K温度下潜正在操作的苛刻央求，以及器件修筑和异构集成的特别精度。

　　量子修筑动作NSF追求性磋议早期观念资助项目，正在其2022年申请指南中激励发展如下研 究：(1)正在金刚石和其他质料的总共三个维度中统制引入特定缺陷，与它们的主意性能职能维系相似；(2)低温下完整陷介质和低损耗超导薄膜的重积；(3) 源自流程闭连源的自旋量子位的退闭联源；(4)大面积、高通量外征量子质料和器件的新举措；(5)通过手艺追求新质料平台及其修筑，如外延发展使维持和运用固体境遇中的量子闭联性途径成为恐怕；(6)告终量子和守旧电子的3D集成的要害工艺，如高纵横比通孔和倒装凸块芯片键合工艺；(7)量子器件与光子学的混杂集成用于量子讯息的分散；(8)正在真空境遇中集成量子、光子和电子性能的新包装举措；(9)实用于量子筹算机、传感器和编制的主动可扩展修筑配置的举措。

　　(1) 为兴盛修筑业，美邦从2012年-2022年连续从邦会立法、行政指令、计谋计议、资金支撑等方面协议了较为的确可行的举措计划，出台了一系列的计谋设施，酿成了“一揽子”处理计划，激励立异劳绩正在美邦中小企业落地转化。

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