美國3D打印產(chǎn)業(yè)的六大“驚人”突破

作為本世紀(jì)全球綜合實(shí)力最強(qiáng)大的國家，美國對自己發(fā)明的3D打印技術(shù)的應(yīng)用似乎好不遜色。不僅在體制層面上大力推廣一系列完善行業(yè)體系的法案，還不斷將其廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的航空航天，汽車以及其一直引以為傲的軍事項(xiàng)目當(dāng)中。在全世界看來，美國對3D打印技術(shù)的應(yīng)用似乎是最好的一個。

　　美國通過商業(yè)秘密法案：保護(hù)3D打印的又一途徑

　　有史以來第一次，美國國會通過一項(xiàng)立法，即針對商業(yè)秘密的盜用，當(dāng)事人可以提起聯(lián)邦民事訴訟。2016年5月11日，奧巴馬總統(tǒng)簽署了《保護(hù)商業(yè)秘密法案》（the Act）1，該法案賦予當(dāng)事人對竊取商業(yè)秘密的行為在聯(lián)邦法院進(jìn)行起訴的權(quán)利。如果這項(xiàng)權(quán)利對你來說來得太晚，你是對的。此前，商業(yè)秘密竊案件取由州法律管轄，而大多數(shù)州則采用統(tǒng)一商業(yè)秘密法（UTSA）的某種翻版。與專利權(quán)和版權(quán)保護(hù)不同的是，憲法并未規(guī)定國會要將商業(yè)秘密作為一項(xiàng)權(quán)利賦予人民。新的聯(lián)邦法案并不會取代州立法，它僅為商業(yè)秘密持有者提供聯(lián)邦司法援助。

　　想一想專利保護(hù)花費(fèi)了若干年才實(shí)現(xiàn)，而在3D打印領(lǐng)域，一個設(shè)計可以在數(shù)小時之內(nèi)被掃描并復(fù)制出來，不得不說新法案為此提供了專利權(quán)之外的保護(hù)。新法案同樣適用于整體的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。但需注意的是，該法案規(guī)定了在某些情況下的責(zé)任豁免。例如，以下情況披露商業(yè)秘密將不會被追究法律責(zé)任：私下與聯(lián)邦、州或者地方政府官員或直接與間接的與律師達(dá)成的；僅是為了報道或調(diào)查涉嫌違法行為；在投訴中或在訴訟中的其他文件中。同樣，因報道了雇主的涉嫌違法行為而被雇主報復(fù)，對此提起訴訟的個人可以向私人律師披露商業(yè)機(jī)密，同時也可在審判過程中使用商業(yè)秘密信息。

　　知識產(chǎn)權(quán)協(xié)議是最重要的保護(hù)形式。例如，雇員協(xié)議、咨詢協(xié)議、共同開發(fā)協(xié)議和許可協(xié)議可以清楚地闡明處在任何關(guān)系中的當(dāng)事人的義務(wù)和責(zé)任。這些協(xié)議的成本不一，但是總體上遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于專利保護(hù)。在幾小時之內(nèi)湊成一個協(xié)議是十分容易的。其他形式的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)一般需要幾年時間才能實(shí)現(xiàn)。商業(yè)秘密一般可以在協(xié)議中確定，毫無疑問，這些信息是受到保護(hù)的。如果隨后會提起關(guān)于商業(yè)秘密信息的訴訟，那么記錄商業(yè)信息秘密則會提供額外的確定。

　　3D打印公司要求美國高等法院明確版權(quán)內(nèi)容的界限

　　2016年5月2日，美國最高法院稱它將聆訊兩家拉拉隊制服供應(yīng)商之間的一個案子，以重新定義該國版權(quán)法的保障范圍。2010年的時候，Star Athletica公司出版了其第一個啦啦隊制服的目錄，卻遭起訴。Varsity Brands——世界上最大的啦啦隊和舞蹈隊制服制造商——指控Star Athletica的制服設(shè)計侵犯了Varsity受版權(quán)保護(hù)的設(shè)計。這兩家服裝廠商之間的官司造成的影響已經(jīng)超出了時尚領(lǐng)域。日前，三家3D打印公司——Formlabs、Matter and Form和Shapeways已經(jīng)遞交了非當(dāng)事人意見陳述書（amicus brief），要求高等法院受理此案，以尋求明確區(qū)分受版權(quán)法保護(hù)的創(chuàng)造性設(shè)計與不受版權(quán)法保護(hù)的功能對象，因?yàn)檫@對于定義日益繁多的3D打印設(shè)計非常重要。

　　Star認(rèn)為，Varsity的版權(quán)要求是基于制服的功能元素的，因此不應(yīng)該被允許。美國從來不允許將版權(quán)授予“有用的物品（useful articles）”，這一規(guī)定長期以來一直包括服裝。因此，Star在地區(qū)法院中勝訴，但是美國第六巡回上訴法院推翻了這一判決，反過來判定Varsity勝訴。Star于是再次向最高法院提起上訴。在遞交給最高法院的上訴書中，Star稱上訴法院的決定“加劇了司法機(jī)構(gòu)的分歧，并否定了國會公認(rèn)的剝奪對服裝設(shè)計或制服進(jìn)行版權(quán)保護(hù)的做法，盡管過去一個世紀(jì)以來服裝設(shè)計業(yè)一直在為此進(jìn)行游說。

　　巡回法院、美國版權(quán)辦公室與學(xué)者創(chuàng)造了“至少九個不同的測試標(biāo)準(zhǔn)”以將版權(quán)內(nèi)容與功用分開。“但是第六巡回法院拒絕了所有上述9種標(biāo)準(zhǔn)，自己創(chuàng)建了第10種。”Star Athletica的律師寫道。另外，Star Athletica還抱怨了Varsity攻擊性的策略，稱后者已經(jīng)起訴或收購了其他幾個競爭對手。“這一結(jié)果導(dǎo)致了制服價格的膨脹，損害了美國家庭的利益。”該上訴書中說。在兩次法庭判決中，地方法院的法官認(rèn)為，很難將Varsity的設(shè)計與“一般啦啦隊制服的功用性功能”切割開。如果制造一個同樣形式的衣服，“卻沒有球隊的顏色、條紋和人字形紋飾”的話，就不會被認(rèn)為是啦啦隊制服。

　　當(dāng)然，對于我們來說，更重要的是，為什么Formlabs、Matter and Form和Shapeways這三家相當(dāng)有知名度的3D打印公司要摻乎進(jìn)來。在提交的非當(dāng)事人意見陳述書上，這三家公司要求美國最高法院根據(jù)這一案件提供清晰的界限以從概念上區(qū)分什么是版權(quán)，什么不是。該陳述書稱，3D打印是一個革命性的技術(shù)，正在改變工業(yè)。但是有些對象有明確的版權(quán)，而有些沒有，這中間有大量的灰色地帶——標(biāo)準(zhǔn)尚不清楚。比如那些“純粹觀賞性和功能性”的3D打印對象，比如雕塑和珠寶，很清楚都擁有版權(quán)；而那些“純粹功能性的”設(shè)計，像一把扳手，也很清楚沒有版權(quán)。但是有相當(dāng)比例的3D打印對象是將功能性與藝術(shù)性結(jié)合在一起的。為此這些3D打印公司想明確一個標(biāo)準(zhǔn)，讓他們知道自己的責(zé)任是什么。

　　美國空軍用3D打印件模擬冰來測試全球鷹無人機(jī)

　　美國全球鷹無人機(jī)由諾斯羅普·格魯曼（Northrop Grumman）公司研制，號稱目前（2013年）美空軍乃至全世界最先進(jìn)的無人機(jī)，也是世界上飛行時間最長、距離最遠(yuǎn)、高度最高的無人機(jī)。由于經(jīng)常在高空飛行，因此這種無人機(jī)不可避免地在某些特定的氣候下其機(jī)身會在表面結(jié)冰，從而增加其重量和空氣阻力，降低飛機(jī)的性能。尤其是那些位于8000英尺至22000英尺高空的云團(tuán)，是全球鷹在飛行時需要特別關(guān)注的，美軍Global Vigilance聯(lián)合測試部隊（CTF）的項(xiàng)目工程師Jonny Kim如是說。據(jù)該聯(lián)合測試部隊的試飛員Ryan Finlayson少校稱，全球鷹在向上或者向下穿過這些云團(tuán)的5分鐘內(nèi)其機(jī)身就會結(jié)冰。

　　為了保證這些因素不會對全球鷹產(chǎn)生負(fù)面作用，聯(lián)合測試部隊成員正在以特殊的方式對其進(jìn)行測試。不過，他們并沒有等到天氣條件合適，有符合要求的云層形成之后再進(jìn)行測試，而是使用3D打印技術(shù)制造的尼龍附件來模擬全球鷹在上升和下降過程中形成的冰。

　　一旦完成了地面測試，測試部隊就開始準(zhǔn)備實(shí)際的飛行測試了。全球鷹需要帶著不同的油量飛行，首先是中等油量，然后再帶著更多的油量進(jìn)行兩次飛行。“我們從低海拔地區(qū)開始，然后逐步提升海拔，并進(jìn)行測試。”Finlayson少校稱，“我們已經(jīng)證明，這架飛機(jī)如果加上了一小塊冰仍然可以飛行。”Kim稱這個項(xiàng)目的進(jìn)行需要大量的團(tuán)隊協(xié)作，其它參與該項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)包括全球鷹系統(tǒng)項(xiàng)目辦公室、諾斯羅普·格魯曼公司、美國空軍安全測試中心和很多的技術(shù)專家。據(jù)了解，這塊模擬的冰是利用一種被稱為選擇性激光燒結(jié)（SLS）的技術(shù)3D打印而成的。Kim稱該技術(shù)使用一個粉末床、一個激光器來燒結(jié)固化粉末從而創(chuàng)建形狀，可以燒結(jié)的材料包括金屬、玻璃和尼龍等。“SLS工藝可以在沒有支撐結(jié)構(gòu)的情況下生成復(fù)雜的幾何形狀，制造出具有氣密性和水密性、耐高溫和高強(qiáng)度的零部件。這種生產(chǎn)工業(yè)很節(jié)省時間和金錢。”Kim說。

　　美國海軍陸戰(zhàn)隊舉辦為期兩天的3D打印培訓(xùn)

　　2016年6月1日—2日，在北卡羅來納州的海軍陸戰(zhàn)隊基地軍營，來自美軍海軍陸戰(zhàn)隊各單位的代表學(xué)習(xí)了使用Invent3D打印機(jī)來設(shè)計、組裝3D對象。在這為期兩天的培訓(xùn)中，這些海軍陸戰(zhàn)隊隊員學(xué)習(xí)了如何使用3D打印機(jī)、嘗試著組裝它們，并了解了3D打印機(jī)的能力。參與學(xué)習(xí)的人中包括飛機(jī)機(jī)械師、海軍陸戰(zhàn)隊后勤人員和輕武器維修技師，這些人員需要將3D打印機(jī)融入自己的日常職業(yè)工作中，使得海軍陸戰(zhàn)隊能夠在其需要的時候設(shè)計和3D打印出任何產(chǎn)品。一旦熟悉這項(xiàng)技術(shù)，他們就可以運(yùn)用它來創(chuàng)建和打印使用CAD軟件設(shè)計的3D對象進(jìn)而解決問題。

　　“這項(xiàng)培訓(xùn)的目標(biāo)就是要利用增材制造或者3D打印的某些優(yōu)勢，”負(fù)責(zé)此項(xiàng)培訓(xùn)的教員之一Justin Yates說，他也是法蘭西斯·馬瑞恩大學(xué)（Francis Marion University）的助理教授：“那些高度自定義，以及需要特殊工具、產(chǎn)品或部件的任務(wù)，以前由于很難找到商業(yè)化的產(chǎn)品或者由于成本的限制難以實(shí)現(xiàn)，如今我們可以坐在計算機(jī)前將其設(shè)計出來，然后使用3D打印機(jī)打印出來。”

　　而那些部署在前方的單位也可以在后勤支持無法獲得或者被延遲的情況下使用該技術(shù)制造出工具和零部件。比如當(dāng)他們需要更換部件時，就可以根據(jù)準(zhǔn)確的規(guī)格將其設(shè)計出來，然后再用3D打印機(jī)打印出。“我們的最終目標(biāo)是希望將3D打印機(jī)整合進(jìn)我們的新型移動設(shè)備商店。”美國海軍陸戰(zhàn)隊士官Justin Horn說，他是第2維修營的維護(hù)負(fù)責(zé)人。“所以如果需要制造一個被丟掉的部件，然后還有一名機(jī)械師在國內(nèi)，你就會得到支持。但是我認(rèn)為3D打印機(jī)還會有更為廣泛的用途。”

　　美國海軍將在今夏測試帶3D打印部件的V-22魚鷹

　　一直以來，美軍方都對3D打印在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用興趣濃厚，尤其是海軍。2016年5月17日，美國海軍航空系統(tǒng)司令部的（NAVAIR）與增材制造（AM）項(xiàng)目有關(guān)的官員在一次簡報當(dāng)中介紹了他們的發(fā)展路線圖。NAVAIR增材制造與數(shù)據(jù)鏈集成產(chǎn)品團(tuán)隊（IPT）負(fù)責(zé)人Elizabeth McMichael與其老搭檔NAVAIR飛行器開發(fā)首席科學(xué)家Bill Frazier同時介紹了該項(xiàng)目迄今為止獲得了一些具體的成果，其中包括將在6月份首次試飛的帶3D打印部件的V-22魚鷹傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)。

　　McMichael在簡報會現(xiàn)場還展示了該部件的幾個復(fù)制品，其鏈接件和配件都是用鈦鋁合金Ti-6Al-4V制成的。根據(jù)NAVAIR與海軍部密切合作制訂的這份數(shù)字路線圖，有幾個重點(diǎn)領(lǐng)域浮現(xiàn)了出來。首先最關(guān)鍵的是，她說，“如果我們要使用AM來制造零部件，就需要確定如何制造，并要對這些部件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)證，使其能夠安全地用于我們的飛機(jī)上。”

　　據(jù)了解，要將這樣一個突破性的技術(shù)用于當(dāng)前的軍事/工業(yè)商業(yè)模式質(zhì)檢和驗(yàn)證是繞不過去的至于在過去一年里的收獲，她說，“是這種技術(shù)可以讓你走得比我們想象中的要快很多。”除此之外，F(xiàn)razier還介紹了一些技術(shù)方面的問題以及V-22零部件的3D打印和測試的結(jié)果，這中間有一部分是在賓夕法尼亞州大學(xué)應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室和新澤西州Lakehurst的海軍空中作戰(zhàn)中心飛機(jī)分部完成的。在提到飛機(jī)零件中經(jīng)常會受到關(guān)注的金屬疲勞及裂紋擴(kuò)展時，他說“這種材料并沒有疲勞的問題”。“這意味著對于今年夏天進(jìn)行的這次飛行試驗(yàn)，我們不認(rèn)為它會有很大的風(fēng)險。”McMichael 說。

　　據(jù)Frazier稱，NAVAIR在增材制造方面的努力涉及到三個層次，其中包含零部件驗(yàn)證、發(fā)展設(shè)計師需要的經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)證明的數(shù)據(jù)，和獲取所需的的知識和經(jīng)驗(yàn)并將用于計算模型的開發(fā)，這個模型能夠幫助我們確定一個質(zhì)量處理的區(qū)間，這樣我們就可以在不同的機(jī)器和共有上復(fù)制它并能夠保證零部件的質(zhì)量。“我們不想浪費(fèi)時間和金錢去做不能復(fù)制的東西。”他說。鎖定該工藝絕對非常關(guān)鍵，McMichael補(bǔ)充說，“這不是我們擰擰旋鈕和轉(zhuǎn)盤就可以調(diào)整的東西”。另外，如果要使增材制造成為海軍解決像零部件短缺、生產(chǎn)周期較長這類緊迫問題的可行解決方案的話，從設(shè)計到支持進(jìn)行數(shù)字流程的集成也很關(guān)鍵。“最終，我希望無論在哪里、無論何時，每當(dāng)需要時，我們都能夠打印這些部件。”McMichael 說。

　　美國海軍在軍艦上建立3D打印實(shí)驗(yàn)室

　　海軍們在海洋上掌舵遨游聽起來好像是一件很酷的事，但實(shí)際上他們在海上的生活非常辛苦。在無邊的海洋中，他們往往只有等到下一次靠岸才能得到想要的東西，而這需要很長的一段時間。現(xiàn)在通過3D打印技術(shù)就能給他們帶來有幫助的小東西。Casey Staidl中尉和其他三個水手在一次頭腦風(fēng)暴中提出了一項(xiàng)設(shè)計，通過3D打印一個Tru-Clip，這個小夾子可以確保無線電扣附件不開裂或者折斷。與此同時，這個夾子的成本每個低至6美分，但如果沒有這個夾子，海軍就需要將船開到能夠靠岸的地方，花615美元購買新的無線電扣。在利用Tru-Clip短短3個月的時間內(nèi)就已經(jīng)為海軍節(jié)省了12000美元。

　　“它看起來不漂亮，甚至不是一個真正的創(chuàng)新，但是卻為我們節(jié)省了很多錢。” Casey Staidl中尉說到，“在過去的兩年半里，我們花了146000美元在這些附件上，而現(xiàn)在我們可以節(jié)省下這筆開支了”。對于海軍來說，有一個3D打印工作室非常有用。而現(xiàn)在3D打印技術(shù)也被用在了USS Essex 和USS Kearsarge這兩艘軍艦上。“我們在這兩艘軍艦上設(shè)立3D打印實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是進(jìn)行試點(diǎn)，旨在觀察海上是否能夠適合3D打印。”海上3D打印工作室負(fù)責(zé)人Jerrod Jenkins說。

　　事實(shí)上，3D打印技術(shù)早已應(yīng)用到了軍事中。而現(xiàn)在在海上軍艦建立3D打印工作室是最新的進(jìn)展，但不會是最后的。