美国3D打印产业的六大“惊人”突破

作为本世纪全球综合实力最强大的国家，美国对自己发明的3D打印技术的应用似乎好不逊色。不仅在体制层面上大力推广一系列完善行业体系的法案，还不断将其广泛应用于国内的航空航天，汽车以及其一直引以为傲的军事项目当中。在全世界看来，美国对3D打印技术的应用似乎是最好的一个。

　　美国通过商业秘密法案：保护3D打印的又一途径

　　有史以来第一次，美国国会通过一项立法，即针对商业秘密的盗用，当事人可以提起联邦民事诉讼。2016年5月11日，奥巴马总统签署了《保护商业秘密法案》（the Act）1，该法案赋予当事人对窃取商业秘密的行为在联邦法院进行起诉的权利。如果这项权利对你来说来得太晚，你是对的。此前，商业秘密窃案件取由州法律管辖，而大多数州则采用统一商业秘密法（UTSA）的某种翻版。与专利权和版权保护不同的是，宪法并未规定国会要将商业秘密作为一项权利赋予人民。新的联邦法案并不会取代州立法，它仅为商业秘密持有者提供联邦司法援助。

　　想一想专利保护花费了若干年才实现，而在3D打印领域，一个设计可以在数小时之内被扫描并复制出来，不得不说新法案为此提供了专利权之外的保护。新法案同样适用于整体的知识产权保护。但需注意的是，该法案规定了在某些情况下的责任豁免。例如，以下情况披露商业秘密将不会被追究法律责任：私下与联邦、州或者地方政府官员或直接与间接的与律师达成的；仅是为了报道或调查涉嫌违法行为；在投诉中或在诉讼中的其他文件中。同样，因报道了雇主的涉嫌违法行为而被雇主报复，对此提起诉讼的个人可以向私人律师披露商业机密，同时也可在审判过程中使用商业秘密信息。

　　知识产权协议是最重要的保护形式。例如，雇员协议、咨询协议、共同开发协议和许可协议可以清楚地阐明处在任何关系中的当事人的义务和责任。这些协议的成本不一，但是总体上远远少于专利保护。在几小时之内凑成一个协议是十分容易的。其他形式的知识产权保护一般需要几年时间才能实现。商业秘密一般可以在协议中确定，毫无疑问，这些信息是受到保护的。如果随后会提起关于商业秘密信息的诉讼，那么记录商业信息秘密则会提供额外的确定。

　　3D打印公司要求美国高等法院明确版权内容的界限

　　2016年5月2日，美国最高法院称它将聆讯两家拉拉队制服供应商之间的一个案子，以重新定义该国版权法的保障范围。2010年的时候，Star Athletica公司出版了其第一个啦啦队制服的目录，却遭起诉。Varsity Brands——世界上最大的啦啦队和舞蹈队制服制造商——指控Star Athletica的制服设计侵犯了Varsity受版权保护的设计。这两家服装厂商之间的官司造成的影响已经超出了时尚领域。日前，三家3D打印公司——Formlabs、Matter and Form和Shapeways已经递交了非当事人意见陈述书（amicus brief），要求高等法院受理此案，以寻求明确区分受版权法保护的创造性设计与不受版权法保护的功能对象，因为这对于定义日益繁多的3D打印设计非常重要。

　　Star认为，Varsity的版权要求是基于制服的功能元素的，因此不应该被允许。美国从来不允许将版权授予“有用的物品（useful articles）”，这一规定长期以来一直包括服装。因此，Star在地区法院中胜诉，但是美国第六巡回上诉法院推翻了这一判决，反过来判定Varsity胜诉。Star于是再次向最高法院提起上诉。在递交给最高法院的上诉书中，Star称上诉法院的决定“加剧了司法机构的分歧，并否定了国会公认的剥夺对服装设计或制服进行版权保护的做法，尽管过去一个世纪以来服装设计业一直在为此进行游说。

　　巡回法院、美国版权办公室与学者创造了“至少九个不同的测试标准”以将版权内容与功用分开。“但是第六巡回法院拒绝了所有上述9种标准，自己创建了第10种。”Star Athletica的律师写道。另外，Star Athletica还抱怨了Varsity攻击性的策略，称后者已经起诉或收购了其他几个竞争对手。“这一结果导致了制服价格的膨胀，损害了美国家庭的利益。”该上诉书中说。在两次法庭判决中，地方法院的法官认为，很难将Varsity的设计与“一般啦啦队制服的功用性功能”切割开。如果制造一个同样形式的衣服，“却没有球队的颜色、条纹和人字形纹饰”的话，就不会被认为是啦啦队制服。

　　当然，对于我们来说，更重要的是，为什么Formlabs、Matter and Form和Shapeways这三家相当有知名度的3D打印公司要掺乎进来。在提交的非当事人意见陈述书上，这三家公司要求美国最高法院根据这一案件提供清晰的界限以从概念上区分什么是版权，什么不是。该陈述书称，3D打印是一个革命性的技术，正在改变工业。但是有些对象有明确的版权，而有些没有，这中间有大量的灰色地带——标准尚不清楚。比如那些“纯粹观赏性和功能性”的3D打印对象，比如雕塑和珠宝，很清楚都拥有版权；而那些“纯粹功能性的”设计，像一把扳手，也很清楚没有版权。但是有相当比例的3D打印对象是将功能性与艺术性结合在一起的。为此这些3D打印公司想明确一个标准，让他们知道自己的责任是什么。

　　美国空军用3D打印件模拟冰来测试全球鹰无人机

　　美国全球鹰无人机由诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）公司研制，号称目前（2013年）美空军乃至全世界最先进的无人机，也是世界上飞行时间最长、距离最远、高度最高的无人机。由于经常在高空飞行，因此这种无人机不可避免地在某些特定的气候下其机身会在表面结冰，从而增加其重量和空气阻力，降低飞机的性能。尤其是那些位于8000英尺至22000英尺高空的云团，是全球鹰在飞行时需要特别关注的，美军Global Vigilance联合测试部队（CTF）的项目工程师Jonny Kim如是说。据该联合测试部队的试飞员Ryan Finlayson少校称，全球鹰在向上或者向下穿过这些云团的5分钟内其机身就会结冰。

　　为了保证这些因素不会对全球鹰产生负面作用，联合测试部队成员正在以特殊的方式对其进行测试。不过，他们并没有等到天气条件合适，有符合要求的云层形成之后再进行测试，而是使用3D打印技术制造的尼龙附件来模拟全球鹰在上升和下降过程中形成的冰。

　　一旦完成了地面测试，测试部队就开始准备实际的飞行测试了。全球鹰需要带着不同的油量飞行，首先是中等油量，然后再带着更多的油量进行两次飞行。“我们从低海拔地区开始，然后逐步提升海拔，并进行测试。”Finlayson少校称，“我们已经证明，这架飞机如果加上了一小块冰仍然可以飞行。”Kim称这个项目的进行需要大量的团队协作，其它参与该项目的机构包括全球鹰系统项目办公室、诺斯罗普·格鲁曼公司、美国空军安全测试中心和很多的技术专家。据了解，这块模拟的冰是利用一种被称为选择性激光烧结（SLS）的技术3D打印而成的。Kim称该技术使用一个粉末床、一个激光器来烧结固化粉末从而创建形状，可以烧结的材料包括金属、玻璃和尼龙等。“SLS工艺可以在没有支撑结构的情况下生成复杂的几何形状，制造出具有气密性和水密性、耐高温和高强度的零部件。这种生产工业很节省时间和金钱。”Kim说。

　　美国海军陆战队举办为期两天的3D打印培训

　　2016年6月1日—2日，在北卡罗来纳州的海军陆战队基地军营，来自美军海军陆战队各单位的代表学习了使用Invent3D打印机来设计、组装3D对象。在这为期两天的培训中，这些海军陆战队队员学习了如何使用3D打印机、尝试着组装它们，并了解了3D打印机的能力。参与学习的人中包括飞机机械师、海军陆战队后勤人员和轻武器维修技师，这些人员需要将3D打印机融入自己的日常职业工作中，使得海军陆战队能够在其需要的时候设计和3D打印出任何产品。一旦熟悉这项技术，他们就可以运用它来创建和打印使用CAD软件设计的3D对象进而解决问题。

　　“这项培训的目标就是要利用增材制造或者3D打印的某些优势，”负责此项培训的教员之一Justin Yates说，他也是法兰西斯·马瑞恩大学（Francis Marion University）的助理教授：“那些高度自定义，以及需要特殊工具、产品或部件的任务，以前由于很难找到商业化的产品或者由于成本的限制难以实现，如今我们可以坐在计算机前将其设计出来，然后使用3D打印机打印出来。”

　　而那些部署在前方的单位也可以在后勤支持无法获得或者被延迟的情况下使用该技术制造出工具和零部件。比如当他们需要更换部件时，就可以根据准确的规格将其设计出来，然后再用3D打印机打印出。“我们的最终目标是希望将3D打印机整合进我们的新型移动设备商店。”美国海军陆战队士官Justin Horn说，他是第2维修营的维护负责人。“所以如果需要制造一个被丢掉的部件，然后还有一名机械师在国内，你就会得到支持。但是我认为3D打印机还会有更为广泛的用途。”

　　美国海军将在今夏测试带3D打印部件的V-22鱼鹰

　　一直以来，美军方都对3D打印在军事领域的应用兴趣浓厚，尤其是海军。2016年5月17日，美国海军航空系统司令部的（NAVAIR）与增材制造（AM）项目有关的官员在一次简报当中介绍了他们的发展路线图。NAVAIR增材制造与数据链集成产品团队（IPT）负责人Elizabeth McMichael与其老搭档NAVAIR飞行器开发首席科学家Bill Frazier同时介绍了该项目迄今为止获得了一些具体的成果，其中包括将在6月份首次试飞的带3D打印部件的V-22鱼鹰倾转旋翼飞机。

　　McMichael在简报会现场还展示了该部件的几个复制品，其链接件和配件都是用钛铝合金Ti-6Al-4V制成的。根据NAVAIR与海军部密切合作制订的这份数字路线图，有几个重点领域浮现了出来。首先最关键的是，她说，“如果我们要使用AM来制造零部件，就需要确定如何制造，并要对这些部件进行质量检验和验证，使其能够安全地用于我们的飞机上。”

　　据了解，要将这样一个突破性的技术用于当前的军事/工业商业模式质检和验证是绕不过去的至于在过去一年里的收获，她说，“是这种技术可以让你走得比我们想象中的要快很多。”除此之外，Frazier还介绍了一些技术方面的问题以及V-22零部件的3D打印和测试的结果，这中间有一部分是在宾夕法尼亚州大学应用研究实验室和新泽西州Lakehurst的海军空中作战中心飞机分部完成的。在提到飞机零件中经常会受到关注的金属疲劳及裂纹扩展时，他说“这种材料并没有疲劳的问题”。“这意味着对于今年夏天进行的这次飞行试验，我们不认为它会有很大的风险。”McMichael 说。

　　据Frazier称，NAVAIR在增材制造方面的努力涉及到三个层次，其中包含零部件验证、发展设计师需要的经过统计学证明的数据，和获取所需的的知识和经验并将用于计算模型的开发，这个模型能够帮助我们确定一个质量处理的区间，这样我们就可以在不同的机器和共有上复制它并能够保证零部件的质量。“我们不想浪费时间和金钱去做不能复制的东西。”他说。锁定该工艺绝对非常关键，McMichael补充说，“这不是我们拧拧旋钮和转盘就可以调整的东西”。另外，如果要使增材制造成为海军解决像零部件短缺、生产周期较长这类紧迫问题的可行解决方案的话，从设计到支持进行数字流程的集成也很关键。“最终，我希望无论在哪里、无论何时，每当需要时，我们都能够打印这些部件。”McMichael 说。

　　美国海军在军舰上建立3D打印实验室

　　海军们在海洋上掌舵遨游听起来好像是一件很酷的事，但实际上他们在海上的生活非常辛苦。在无边的海洋中，他们往往只有等到下一次靠岸才能得到想要的东西，而这需要很长的一段时间。现在通过3D打印技术就能给他们带来有帮助的小东西。Casey Staidl中尉和其他三个水手在一次头脑风暴中提出了一项设计，通过3D打印一个Tru-Clip，这个小夹子可以确保无线电扣附件不开裂或者折断。与此同时，这个夹子的成本每个低至6美分，但如果没有这个夹子，海军就需要将船开到能够靠岸的地方，花615美元购买新的无线电扣。在利用Tru-Clip短短3个月的时间内就已经为海军节省了12000美元。

　　“它看起来不漂亮，甚至不是一个真正的创新，但是却为我们节省了很多钱。” Casey Staidl中尉说到，“在过去的两年半里，我们花了146000美元在这些附件上，而现在我们可以节省下这笔开支了”。对于海军来说，有一个3D打印工作室非常有用。而现在3D打印技术也被用在了USS Essex 和USS Kearsarge这两艘军舰上。“我们在这两艘军舰上设立3D打印实验室实际上是进行试点，旨在观察海上是否能够适合3D打印。”海上3D打印工作室负责人Jerrod Jenkins说。

　　事实上，3D打印技术早已应用到了军事中。而现在在海上军舰建立3D打印工作室是最新的进展，但不会是最后的。