一、美国制造业发展现状

美国是3D打印技术的主要推动者。主要原因是美国将网络化制造视为其核心竞争力,而3D打印技术是美国网络化制造的关键支撑技术。美国政府认为3D打印技术的发展是提高美国制造业竞争力的一条捷径,3D打印技术使美国在与低成本国家竞争时有更多优势。美国政府对3D打印技术的推动作用主要体现在国家战略、路线图、研究计划及执行3个层面。
在国家战略层面,奥巴马总统2011年出台了先进制造伙伴关系计划(AMP);2012年2月,美国国家科学与技术委员会发布了《先进制造国家战略计划》;2012年3月,奥巴马又宣布投资10亿美元实施国家制造业创新网络计划(NNMI),全美制造业创新网络由15家制造业创新研究所组成,专注于3D打印和基因图谱等各种新兴技术,以带动制造业创新和增长。在这些战略计划中,均将增材制造技术列为未来美国最关键的制造技术之一;2012年4月,增材制造技术被确定为首个制造业创新中心;2012年8月,作为国家制造业创新网络计划的一部分,位于俄亥俄州扬斯敦的美国国家增材制造创新学会(NationalAdditiveManufacturingInnovationInstitute)(简称NAMII)成立,美国国防部、能源部和商务部等5家政府部门共同出资4500万美元,首笔资金为3000万美元;俄亥俄州、宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的企业、学校和非营利性组织组成的联合团体出资4000万美元,该学会共获得7000万美元。这一学会实质上是一个由产、学、研三方成员共同组成的公-私合作研究机构,致力于增材制造技术和产品的开发,增强国内制造业竞争力,其目前主要研究的三项技术主题是打印材料特性和效能的研究、资格鉴定和认证测试,以及加工能力和过程控制。
在路线图层面,美国曾分别于1998年和2009年两度发布增材制造技术路线图。美国学界2009年召开的第2个面向未来10~12年的增材制造技术研发路线图研讨会,汇集了来自学界、企业界和政府的65名专家学者,为增材制造技术制定未来10~12年的研究指南。该研讨会关注增材制造技术在设计、工艺建模与控制、材料、生物医药应用、能源与可持续发展、教育和研发等各个方面的未来前景。通过整体评估认定,如果能够持续推动增材制造技术走在发展前沿,那么将创造出更大的发展机遇。这份路线图报告给出的关键建议是建立美国国家测试床中心(NationalTestBedCenter,NTBC),推动未来该领域的设备和人力资源发展,并展示制造研究的概念。在2009路线图的基础上,北美焊接和材料结合工程技术领导组织爱迪生焊接研究所(EdisonWeldingInstitute,EWI)成立了添加制造联盟(AMC),主要目标是提高增材制造技术的成熟度,并以国家为基础,倡导资助增材制造技术,将其从目前的新兴技术层面推进到主流制造技术层面。AMC目前包括大型企业、小型企业以及政府机构和重要的大学研究机构等33个企业成员与合作组织。
在研究计划及执行层面,美国福特走在了前面。福特正在开发一种高度灵活的新型3D打印制造技术,福特称其为自由曲面加工技术(F3T),以降低小批量消费钣金零件所需的本钱和时间。F3T技术制造三维外形的模具仅仅需求几个小时,一旦投产,原型制造在三日内便能够完成,假如依照传统办法,则需要两到六个月。而且,F3T技术也为产品制造提供了更广的个性化选择。但目前F3T技术仍处于早期阶段,仅能提供小范围应用,还无法满足大批量消费。该技术在航空航天、国防、交通运输和家电行业中也具有宽广的应用前景。美国能源部计划对新一代产品提供704万美元的能源补助,以推进节能高效的制造工艺。包括福特和其他协作者在内的五个创新制造项目,初期展开阶段三年,取得了总额为235万的能源资助。
关键词:美国3D打印发展战略政策

尽管2015年让100万辆电动车上路的目标将要落空,但奥巴马将继续在新能源汽车上的投入。

1、美国制造业对经济增长和就业作出重大贡献

3月15日,美国总统奥巴马(Barack
Obama)到访位于芝加哥的美国阿贡国家实验室,发表演讲敦促国会设立能源安全基金(Energy
Security Trust),拨款20亿美元用于电动汽车和生物燃料等技术研发。

金融危机以来,美国加大了对创新基础要素的投资,大力振兴美国制造业,挽救了岌岌可危的汽车工业,引领美国经济走上了复苏的轨道。美国制造业呈现明显增长迹象,制造业对GDP增长和就业增加做出了重要贡献。根据美国商务部最新数据,美国制造业的增速已超过美国GDP增速。

阿贡实验室是美国能源部下属最大的研究中心之一。美国政府为该实验室提供资金支持,研发电动汽车锂离子电池技术。这是自1992年美国前总统老布什(George
H. W. Bush)到访阿贡实验室以来,美国总统再次访问此处。

自2009年第二季度以来,美国制造业实际增加值增长了18%,而同期美国GDP增长了11%。2013年底,美国制造业在GDP中的占比增长到12.5%。2010年2月至2014年5月间,美国制造业就业人数增加了64.6万人。美国制造业还支持着供应链其他环节及其所在社区的数百万就业岗位。全美各州制造业就业人数普遍增长,仅密歇根、得克萨斯、印第安纳、俄亥俄和威斯康星这5个州就业人数的增长就占到美国制造业就业增加人数的一半以上。2013年美国制造业出口总额达1.2万亿美元。

奥巴马提到的能源安全基金是在2月13日发布的国情咨文中提出的。按照计划,未来十年,美国政府每年将拨款2亿美元发展先进汽车技术(包括电动汽车、电池、压缩天然气和生物燃料技术等),以摆脱对石油和天然气的过度依赖。白宫表示,这笔资金来自联邦所属土地和水域石油和天然气的开发收益,而非税款收入。

2、制造业对于创新的支撑和推动作用显著

不久之前,美国能源部部长朱棣文坦承,2015年让100万辆电动汽车上路的目标极具挑战,但他强调,美国将继续支持电动汽车电池和生产技术的研发。20亿美元的能源安全基金是奥巴马连任后对先进汽车领域力度最大的资金支持。

美国制造业占GDP的比重为12.5%,但制造业对于研发和创新的支撑和推动作用却超乎寻常。制造业研发人员占全美研发人员总数的60%;私营部门研发投入总额的75%用于制造业;而且美国的大多数专利为制造业企业所有。平均来看,美国制造业企业比其他行业企业更具创新性,其创新能力相当于其他行业企业的两倍多。以2008—2010年间为例,这期间有创新成果的制造企业占30%以上,而其他行业企业只有13%。

自2009年当选美国总统以来,奥巴马对包括电动汽车在内的新能源产业的支持从未停止。在他任期内,光伏企业、电动汽车企业和电池企业等相关产业获得了大量资金支持,达到50亿美元之多。

3、美国对制造业企业显示出新的吸引力

然而,即便拥有政府巨额补贴和低息贷款的扶持,众多新能源企业或深陷亏损泥潭,为实现盈利苦苦挣扎,或猝然倒下,被指责浪费纳税人资金,被寄予厚望的绿色产业在尴尬中艰难前行。

由于美国劳动力素质较高,市场规模较大,随着近年能源成本的下降,再加上科技创新方面的传统优势,美国再度成为商业投资的热地。根据国际管理咨询公司科尔尼对全球企业高管的调查,美国被评为商业投资的首选地点。这是2001年以来,美国首次超过中国、巴西和印度等国,成为世界第一商业投资热地。美国制造业竞争力的提升吸引了其跨国企业回流美国。据波士顿咨询公司的调查,总部设在美国的制造业企业计划将其生产从中国撤回美国的数量趋于增加。2012年有37%的美国跨国企业计划将国外业务转移回美国,2013年有这一打算的企业的比例升到54%。

政府:补贴有条件发放

4、新兴技术正在为美国制造业赢得新优势

除有待国会批准的20亿美元能源安全基金,截至目前为止,奥巴马政府已经投入超过50亿美元,通过政府补贴、贷款和税收优惠等方式支持先进汽车产业研发。2009年2月,奥巴马公布《美国复苏与再投资法案》(American
Recovery and Reinvestment
Act,ARRA,下称“法案”),其任期内对先进汽车产业的财政支持主要依据“法案”发放。

金融危机时期制造业严重下滑的趋势今天已得到明显扭转。随着大量新技术不断涌现,新产品开发时间缩短,生产成本降低,美国制造业显现出新的竞争优势。从激光切割机到计算机控制的切割机(CNC
Router)再到3D
打印,一系列新的快速成型技术大大降低了原型开发的成本。另一方面,美国原本在软件和数字设计方面就具有显著优势,世界80%的软件是在美国开发的,美国在大数据分析和传感器方面居世界领先地位,拥有全世界大多数的超级计算机。新兴技术加上既有优势使得美国制造业创新和创业活动相当活跃,呈现出新的蓬勃发展态势。当前,美国新制造业企业的创建速度达到了1993年以来的最高水平。随着新企业创建和现有企业不断设立分厂,美国制造业企业数量迅速增加,仅2013年就有1400多家新企业创建。这种趋势广泛分布于各个制造行业,如化工、电子、机械等,不一而足。

根据“法案”,先进汽车领域的相关企业、研究机构可获得联邦补贴或贷款用于电池、电机等电动汽车技术和产品研发,以及充电基础设施建设,电动汽车消费者则可以享受不同程度的税收减免优惠。

二、美国政府对制造业的扶持政策

2009年8月,奥巴马宣布,美国能源部将向电动汽车(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)领域相关企业发放24亿美元补贴。这是奥巴马任期内,联邦政府依据“法案”对先进汽车产业发放的最大一笔补贴。

1、加强制造业政策和战略部署

其中15亿美元用于电动汽车电池技术研发,这是美国政府对先进电池技术的单笔最大投资;电动汽车电机及其它零部件生产商将获得5亿美元补贴;剩余4亿美元将用于电动汽车其他推广活动,包括:购买试运营用电动汽车、测试试运营车辆、建设充电基础设施,以及汽车电气化宣传。

制造业对美国经济的重要贡献始终为政府所认可和强调。金融危机发生后,美国政府更加认识到制造业对经济增长和就业的重要性,先后出台了一系列政策文件和报告,将振兴美国制造业、加强先进制造技术研发作为实现经济复苏以及推动长远经济增长和繁荣的一个重要手段。2009年美国出台了《重振美国制造业框架》,强调要有效针对每一个成本因素,从提高工人技能、资助新技术和商业实践、发展稳定高效的资本市场、投资交通基础设施等方面入手,大力扶持制造业。2011年美国总统科技顾问委员会就确保美国先进制造的领先地位向总统提交了报告和建议。在此基础上,2012年美国国家科技委员会发布了《国家先进制造战略计划》,提出要优化政府投资,完善先进制造业创新政策,加快先进制造技术创新,加速新技术的市场应用。一系列战略部署为美国制造业发展营造了更有利的政策环境,为先进制造技术开发和制造业发展注入了新动力。

宣布补贴计划当日,奥巴马亲自前往印第安纳州宣传新一代电动汽车理念,并派出副总统拜登(Joe
Biden)、能源部部长朱棣文(Steven Chu)、环保署署长杰克逊(Lisa
Jackson)、交通部副部长波卡尼(John Porcari)和时任商务部部长骆家辉(Gary
Locke)五名内阁成员,分赴密歇根州、北卡罗来纳州、佛罗里达州、宾夕法尼亚州和密苏里州,公布当地获资助企业名单。

2、着力打造世界领先的先进制造研发中心

根据美国能源部公布的数据,获得这项联邦补贴的企业和学术机构包括江森自控公司、A123
System公司、通用汽车公司、库伦科技公司、普渡大学、科罗拉多州立大学和密歇根大学等。

为推动经济恢复和快速增长,美国政府近年加快了制造业前沿技术的部署。除了对国家纳米技术计划、网络与信息技术研发计划等继续给予支持以外,还启动了材料基因组计划、国家机器人技术计划等一批重大跨部门计划。美国联邦政府对制造业研发的投入在3年内增长了35%,从2011年的14亿美元增长到2014年的19亿美元。奥巴马政府从2012开始着手打造一个遍布全美的制造业创新网络,最初提出的设想是建成一个由15家制造业创新研究所组成的网络,后来又提出将目标扩大到45家。该网络强调官产学研合作,强调资源和设施共享,由美国联邦政府和私营部门等共同提供资金支持。每个制造业创新研究所预期将共计获得7000万到1.2亿联邦资金,根据其技术资本密集度以及重点领域的范围,资助年限可以是5~7年。如果再加上预期匹配的非联邦资金,一家制造业创新研究所的资金总额将达到1.4亿至2.4亿美元。

这笔补贴由美国能源部负责发放,但并非无条件提供,能源部从全美众多申请者中选取资助对象。获得补贴的企业或组织需投入与补贴等额的资金,推动下一代电动汽车和电池技术的研制和推广。

截至2015年12月底,已经宣布建立的制造业创新研究所达9家,其中5家分别落户俄亥俄州、北卡罗莱纳州、密歇根州、伊利诺伊州和田纳西州。以上研究所有5家由美国国防部资助,3家由美国能源部资助,1家由美国多个部门资助,它们聚焦的重点领域包括:增材制造、新一代电力电子、数字制造、智能制造、柔性混合电子、高级合成材料、轻型和现代金属制造等。在2016财年新预算案中,美国政府提出了一项3.5亿美元的专项拨款,用于资助现有的制造业创新研究所,并支持美国商务部、美国农业部、美国国防部和美国能源部新建7家制造业创新研究所。这样一来,奥巴马就有望在其总统任期结束时完成15家制造业创新研究所的建设。新预算案还包括一项19亿美元的指令性拨款提议,希望用这笔资金再支持29家研究所,以利于实现10年建设45家制造业创新研究所的长远目标。

奥巴马此后公布的多项补贴项目对资助对象有类似要求。

3、重视先进制造伙伴关系计划

2009年8月,美国能源部宣布,将向25项成本分担项目投资3亿美元,用于开发9000辆先进技术汽车及542座基础设施建设。所谓成本分担,是联邦政府与获资助企业共同投入进行技术研发。根据协议,企业投入的资金应相当于政府拨款的2倍。

先进制造伙伴关系计划由美国总统奥巴马于2011年启动,旨在保持和提升美国在先进制造领域的领先地位。先进制造伙伴关系计划的使命包括推动先进制造技术开发、增加就业和吸引投资、促进官产学研合作等。美国政府在商务部设立了先进制造国家计划办公室,负责先进制造伙伴关系计划的跨部门协调。

2011年8月,朱棣文宣布,未来3到5年,将投资1.75亿美元,加快下一代汽车的发展和推广,获得资助的企业及其他组织共出资3亿美元进行研发。这笔资金主要用于8个相关领域技术的研发,包括:先进燃料和润滑剂、轻量化材料、轻量多材料原型车、先进电池、先进电子设备、热电技术、节油率反馈技术和新车测试。

根据总统科技顾问委员会的建议,2014年10月奥巴马推出新举措,以加强先进制造伙伴关系计划,促进先进制造业发展。新措施的着力点集中在3个方面:

企业:表现不佳或退钱

促进创新

美国能源部工作人员回复第一电动记者的邮件中介绍,除与政府分担成本外,接受美国政府资助的相关企业需定期提交报告,就获得政府资金的项目及生产进程和结果予以说明,必要情况下需公布最终报告。如受援企业的生产迟滞,可向联邦政府提出申请,延长工期。但如该企业仍无法按照资助协议规定推进生产,政府则有可能要求其返还受助资金。

政府增加3亿多美元投资,用于支持对美国竞争力非常关键的新兴制造技术。这笔资金由美国国防部、美国能源部、美国农业部和美国国家航空航天局共同投资,用于支持先进制造伙伴关系计划确立的3项关键技术——先进材料(包括合成材料和生物基材料)、先进传感器和数字制造。美国政府提出国家实验室先进实验设施要面向制造企业开放。美国国家科学基金会、美国能源部和NASA
正在采取措施加强产业界与大学的研发合作,在美国联邦研究设施内提供“技术试验台”,以便于企业开展新产品和工艺的设计、原型制造和试验。

以近日麻烦不断的美国电动汽车生产商菲斯科为例,其曾于2009年获得美国政府5.29亿美元的低息贷款。但这笔资金并未一次性拨付,第一阶段,菲斯科仅获得其中1.93亿美元开发电动车卡玛。

扩大劳动力开发战略

卡玛原定于2009年上市,但其发布日期一再延迟,直到2011年7月才交付,再加上菲斯科未完成贷款条约中规定的卡玛销售目标,美国能源部冻结了第二阶段的贷款。

美国劳工部提出投入1亿美元用于开展美国学徒制资助计划,激励新的学徒模式,并扩大先进制造等高增长领域的有效的学徒模式。先进制造伙伴关系的成员——陶氏化学公司、美铝公司以及西门子公司等已经先行开展了学徒制,并且可以为其他希望采取学徒制作为有效培训方式的企业提供可供借鉴的经验。

无独有偶,美国电池制造商LG化学公司也因无法达到资助协议被迫退还了部分政府补贴。

改善环境,支持企业融资

2010年7月,奥巴马到访密歇根州,参加电池制造商LG化学公司电池厂的奠基仪式。该公司获得联邦政府1.5亿美元资金,企业也出资1.5亿美元进行电动汽车电池研发,为雪佛兰沃蓝达和福特福克斯电动版提供电池。同时,2025年前,LG化学还将享受美国政府1.75亿美元的税收减免优惠。

强调进一步改善商业环境,支持企业融资。

LG化学电池工厂原定于2012年初投产,按计划,到2013年底每年能为6万辆电动汽车提供电池,并为美国创造440个工作岗位。但奥巴马到访两年后,LG化学仍未实现预期产能,占地6万平方米的工厂仅有不足220名职工,且均处于半工半闲状态。

4、为制造技术商业化提供资金和便利

美国能源部监察处2月发布的调查报告称,这些职工在工作时间看电影、玩游戏,或做其他兼职工作。该报告指出,LG化学发放的职工工资中160万美元不属于正常生产支出,其中一半金额来自联邦补贴。根据此前双方达成的成本分担协定,LG化学已返还美国能源部84.2万美元。

美国商务部支持的制造业推广中心遍布全美,每年可以向3万多家中小制造企业提供各类服务。鉴于小型制造企业面临着创新鸿沟,美国政府运用了新手段,启动了一项为期5年的初步投资,以支持供应链中的创新型小企业。美国商务部的制造业推广伙伴关系计划,注重加强其设在各个州的制造业推广中心的能力,计划在未来5年投入1.3亿美元,支持10个州的小型制造商吸收并利用新技术并将新产品推向市场。

消费者:购车、建桩可或补贴

美国政府2016财年预算案再次强调要帮助新的创新型制造技术实现商业应用。美国政府在该预算案中呼吁国会与总统共同启动一项公私合作的100亿美元的扩大制造业投资基金(Scale-Up
ManufacturingInvestment
Fund),以支持新兴的先进制造技术进入商业生产。这项基金的目标是使在美国发明的技术能够在美国进行生产。这项基金由美国政府出资50亿美元,由私营资金匹配50亿美元,主要用于弥补新制造企业融资困难的鸿沟。这项基金计划由美国小企业局管理,鼓励私营部门投资支持技术密集型新创企业。如果这项基金得以实施,将为创业企业获得资金提供便利,有助于其实现从创意到原型设计、再到全面商业生产的转化。

目前,美国为2009年12月31日之后购买电动汽车(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)的消费者提供税额减免优惠,不同电池容量的车辆可获得2500美元至7500美元不等的减税补贴。享受补贴的车辆需消费者在美国境内自用或租赁,不可转售。

5、优化投资环境,吸引和留住制造业企业

根据规定,电池容量满5千瓦的电动汽车有2500美元补贴,5千瓦以上每多1千瓦,可额外获得417美元补贴,最高总补贴数额为7500美元。某品牌电动汽车总销量达到20万辆前,及此后第一个财季,可享受政府补贴;第二、第三财季可获得总补贴数额的50%;第四、第五财季减少为25%;第六财季及其后不再享受此减税优惠。

2011年以来,美国总统奥巴马在商务部开展了“选择美国”行动,旨在吸引和留住商业投资。《2015年拨款法案》为“选择美国”行动提供了1000万美元资金支持。在2016财年新预算中,奥巴马提出要调动整个政府的力量,继续扩大和加强“选择美国”行动。同时,美国政府利用研发税收减免措施吸引企业回流,对将生产、投资和就业岗位移回美国的企业给予税收激励。为吸引制造企业落户美国,2014年美国商务部建立了一套新工具,帮助制造商评估和避免离岸外包的隐性成本。这种新的库存成本工具由制造业推广中心向企业提供。

鉴于符合该补贴要求的各品牌电动汽车销量均远未达到20万辆,目前,美国上市的电动汽车都能享受这项减税补贴,其中包括沃蓝达、特斯拉Model
S、福特福克斯电动版和日产聆风等。

据统计,美国的外来直接投资已从2012年的1600亿美元增长到2013年的1875亿美元。考虑到运输等方面的成本,越来越多的美国企业计划将生产从中国等发展中国家转移回美国。

基础设施方面,美国联邦政府规定,安装电动汽车充电桩的个人消费者和企业都可以获得总费用30%的补贴,前者的最高限额为1000美元,后者则为3万美元。根据《法案》,2013年底,全美充电桩数量将达到2万座。

6、积极扶持制造业社区

现状:边补贴边亏损

为刺激在制造业领域的投资和创造就业,2014年奥巴马政府确立了12个“制造业社区”。这是2013年9月启动“制造业社区投资伙伴关系”计划之后美国确立的首批制造业社区,包括由南阿拉巴马大学牵头的阿拉巴马州西南部社区、南加州大学经济发展研究中心牵头的南加州社区、田纳西大学牵头的田纳西河流域等。入选的社区将获得11个联邦政府部门合计13亿美元的经济发展基金有选择性的支持,还可以利用“制造业社区”的品牌效应吸引更多的外部投资。这些社区的共同特点是建立了以“产学研”为纽带的伙伴关系推动创新。为分享相关经验,美国联邦政府还将搭建平台供所有申请社区开展交流活动。

虽然美国政府为推动电动汽车产业发展投入巨资,但这一产业并未迎来爆发式增长,多家获得奥巴马资金扶持的企业仍难以摆脱亏损,甚至走向破产。

继美国锂离子电池制造商Ener1宣布破产后,另一家获得联邦政府资金补贴的电池企业A123
System公司于1月28日正式被万向集团收购。目前,搭载A123
电池的菲斯科卡玛已经停产半年多,巨大的资金缺口导致原定于2012年投产的菲斯科Atlantic生产一再延期。即便是2012年美国插电式电动汽车销量冠军,通用旗下的沃蓝达亦在亏本。

另一家被视为电动汽车界神话的车企特斯拉也在接连的亏损中艰难度日。2009年6月,特斯拉汽车公司获得美国政府4.65亿美元低息贷款,用于发展第二代电动轿车Model
S。这款车上市后获得了众多消费者认可,甚至一度出现抢购热潮,特斯拉CEO马斯克(Elon
Musk)预计,2013年这款车的年产量将达到2万辆。

但是,如潮好评和销售额大幅提升没有让特斯拉脱离亏损状况。特斯拉日前公布的数据显示,2012年第四季度,该公司的亏损扩大至8990万美元,2012年全年亏损近4亿美元。但特斯拉在给股东的信中称,2013年第一季度,公司有望实现盈利。

根据特斯拉与美国政府达成的贷款协议,特斯拉需在2022年12月前偿还4.65亿美元。3月4日,特斯拉宣布,计划在2017年前提前还清这笔款项,同时推迟量产原定于2013年投产的Model
X。对于被指责“烧钱”发展电动汽车的奥巴马而言,这无疑是近期最大的好消息。

一面是政府的大力投入,一面是电动汽车企业的不断亏损,美国电动汽车产业仍面临巨大挑战。美国电动汽车协会日前公布的数据显示,2012年美国电动汽车售出约5.3万辆,同比增长198%,但这一数字仅占当年汽车总销量的3.8%。

美国能源部官员坦承,政府对电动汽车产业的投资无疑具有风险,但这项创新性事业对该领域的技术提升至关重要,能够为国家带来长远利益。分析人士则表示,新型产业在成长期对资金的需求巨大,汽车业犹是如此,部分企业倒下难以避免,不能因为尝试失败就放弃投入。

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