增材制造(Additive Manufacturing,AM)又称3D打印,是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合,是先进制造业的重要组成部分。当前,增材制造技术已经从研发转向产业化应用,其与信息网络技术的深度融合,将给传统制造业带来变革性影响,被称为新一轮工业革命的标志性技术之一。世界各国纷纷将增材制造作为未来产业发展新的增长点重点培育,推动增材制造技术与信息网络技术、新材料技术、新设计理念的加速融合,力争抢占未来科技和产业制高点。
一、增材制造产业发展历程
增材制造技术起源于美国。1983年,美国科学家查尔斯•胡尔(Charles Hull)发明光固化成形技术并制造出全球首个增材制造部件。1986年,查尔斯•胡尔获得了全球第一项增材制造专利,同年成立3D Systems公司。1987年,3DSystems发布第一台商业化增材制造设备,全球进入增材制造时代。随后,熔融沉积成形技术(FDM)、激光选区烧结(SLS)、激光选区熔化(SLM)、激光近净成形(LENS)、电子束选区熔化(EBSM)、三维立体打印(3DP)、分层实体制造(LOM)、生物3D打印等成型工艺先后出现。
20世纪80年代末,我国启动开展增材制造技术的研究,研制出系列增材制造装备,并开展产业化应用。1988年,清华大学成立了激光快速成形中心。1993年,国内第一家增材制造公司——北京殷华快速成型模具技术有限公司成立。随后,华中科技大学、西安交通大学、西北工业大学、北京航空航天大学等高校开展增材制造技术的研究和产业化。此外,依托社会力量成立的北京隆源自动成型系统有限公司,从1993年开始研发SLS增材制造设备,同年5月,国内首台工业级增材制造设备——激光选区烧结(SLS)设备样机研发成功。2015年,为加快推进我国增材制造产业健康有序发展,工业和信息化部、发展和改革委员会、财政部联合发布了《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》。
二、国外增材制造产业发展现状
(一)产业规模快速增长
据Wohlers Associates对全球61家工业系统制造商、19家专用材料生产商、100家服务提供商以及一批消费级增材制造设备制造商的统计数据显示,2016年,全球增材制造产业产值达到60.63亿美元,同比增长17.4%。工业级增材制造装备制造企业数量不断增加。2016年,全球有97家工业级增材制造装备制造商,相比2014年的49家,增长近1倍。
(二)产业格局基本形成
全球增材制造产业已基本形成了美、欧等发达国家和地区主导,亚洲国家和地区后起追赶的发展态势。美国率先将增材制造产业上升到国家战略发展高度,引领技术创新和产业化。欧盟及成员国注重发展金属增材制造技术,产业发展和技术应用走在世界前列。俄罗斯凭借在激光领域的技术优势,积极发展激光增材制造技术研究及应用。日本全力振兴增材制造产业,借助增材制造技术重塑制造业国际竞争力。
据Wohlers报告统计,2015年全球增材制造设备市场保有量格局中,欧、美国家占有率67.9%。其中,北美国家占有率39.7%,欧洲国家占有率28.2%,均呈现下降趋势。亚洲国家占有率为27.5%,呈现小幅上升趋势。从国别看,美国的设备保有量占有率居首,高达37.8%,相比2014年下降了0.3个百分点。德国设备保有量占有率达居其次,高达9.6%,相比2014年下降了0.1个百分点。中国(不含台湾地区)后来者居上,居第三位,保有量占有率由2014年的9.2%升至2015年的9.5%,增长0.3个百分点。
(三)应用范围不断拓展
近年来,增材制造技术广泛应用在航空航天、汽车、医疗、文化创意、创新教育等众多领域,越来越多的企业将其作为技术转型方向,用于突破研发瓶颈或解决设计难题,助力智能制造、绿色制造等新型制造模式。从2015年全球增材制造应用格局来看,工业机械(19.9%)、航空航天(16.6%)、汽车领域(13.8%)、消费品/电子产品(13.1%)、医疗/牙科(12.2%)的等领域的应用居前五。与2014年相比,在工业机械领域的应用提升了2.4个百分点,在学术机构领域的应用提升了2.3个百分点,在航空航天领域的应用提升了1.8个百分点。但在消费品/电子产品、汽车、医疗/牙科、政府/军队等领域的应用分别降低了3.5、2.3、0.9、0.7个百分点。
(四)企业并购持续进行
随着一大批企业进入增材制造领域,全球范围内的产业竞争加剧。Stratasys通过全球并购提升竞争力。2012年,Stratasys与Object公司合并,奠定了Stratasys公司行业领导者的地位。2013年,Stratasys收购消费级增材制造市场著名厂商Makerbot,扩张势力版图。2014年,Stratasys出资1亿美元收购全球最大的3D设计分享网站GrabCAD,布局上游产业。2015年,Stratasys合并RedEye、Harvest Technologies和Solid Concepts,布局按需制造服务。同年,Stratasys收购增材制造咨询公司Econolyst,并成立Stratasys Strategic Consulting公司,正式涉足增材制造咨询行业。3D Systems通过全球并购打造完整产业链条。3D Systems自成立以来,收购了数十家增材制造领域内的企业,仅在2009到2013年的5年间,3D Systems收购增材制造设备制造商、专用材料生产商、设计公司、软件开发商、3D扫描仪制造商、服务提供商等近30家企业,涵盖了增材制造的全产业链。GE通过全球并购实现从增材制造应用向增材制造装备及服务供应商转变。GE公司2010年开始布局增材制造技术,通过不断并购实现从增材制造用户方到服务提供方的转变。2016年,GE公司成功收购瑞典Arcam公司和德国ConceptLaser公司,成为金属增材制造领域的佼佼者。
(五)国外重点增材制造企业发展向好
EOS、SLM Solutions、Arcam、ExOne等龙头企业营业收入实现较大增长,EOS、SLMSolutions的营收增速同比超过20%。Stratasys、3D Systems、ExOne等龙头企业的营业收入持续小幅下降,但亏损大幅减少。其中,Stratasys总营收6.72亿美元,是全球最大增材制造企业。
三、中国增材制造产业发展概述
经过二十多年发展,我国增材制造产业化步伐明显加快。在《国家增材制造产业发展推动计划(2015-2016年)》等相关规划政策的引导和支持下,我国增材制造产业快速发展,关键技术不断突破,装备性能显著提升,应用领域日益拓展,生态体系初步形成,涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业,形成了若干产业集聚区。
(一)发展现状
1.产业规模实现快速扩张。据中国增材制造产业联盟对23家规模以上企业的经营数据统计,2016年规模以上增材制造企业总产值20.3亿元,比2015年的10.8亿元增长87.5%。2017年上半年总产值为11.6亿元,同比增长50.5%,产业规模实现快速增长。从产业构成看,增材制造装备、材料和服务的产值比例分别为50.1%、26.9%、23.0%,增材制造装备产值占一半。
2.产业发展格局初步形成。我国增材制造产业已初步形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心,中西部地区为纽带的产业空间发展格局。环渤海地区,增材制造产业发展处于国内领先地位,形成了以北京为核心,多地协同发展,各具特色的产业发展格局。长江三角洲地区,具备良好经济发展优势、区位条件和较强的工业基础,已初步形成了包括增材制造设备研究开发、生产、应用服务及相关配套设备的增材制造产业链。珠三角地区,增材制造产业发展侧重于应用服务,主要分布在广州、深圳、珠海和东莞等地。此外,陕西、湖北、湖南等省份是我国增材制造技术中心和产业化重镇,集聚了一批龙头企业。安徽省也是增材制造产业的重要集聚区,芜湖市繁昌县的春谷3D打印智能设备产业园已成为华东地区最大的增材制造产业集聚区。
3.行业应用持续拓展深化。增材制造已经成为航空航天等高端设备制造及修复领域的重要技术手段,初步成为产品研发设计、创新创意及个性化产品的实现手段以及新药研发、临床诊断与治疗的工具,并且应用范围不断向医疗、建筑、服装、食品等行业领域扩展。西安铂力特激光成形技术有限公司针对航空航天极端复杂的精密构件加工制造问题,利用SLM技术解决了随形内流道、复杂薄壁、镂空减重、复杂内腔、多部件集成等复杂结构问题,每年可提供复杂精密结构件8000余件上海电气集团股份有限公司依托“3D打印打印燃气轮机轴向旋流器工业化应用探索”项目,成功制备出符合性能要求的部件,可协助完成重型燃气轮机关键零部件的原型设计与优化。在核工业领域,中广核集团“金属3D打印应用于核电领域的关键技术研究”取得重大成果,利用激光选区熔化(SLM)技术制造核电站复杂流道仪表阀阀体,该阀体的材料化学成分满足国际核电标准RCC-M的要求,相比传统工艺可缩短制造周期,可满足小批量快速生产、降低成本等方面的要求。
4.服务支撑体系逐步完善。为促进产业健康有序发展,全国增材制造标准化技术委员会、中国增材制造产业联盟、国家增材制造创新中心、国家增材制造产品质量监督检验中心等行业组织相继成立,我国服务支撑体系正逐步完善。
5.政策保障体系初步建立.我国高度重视增材制造产业发展,《中国制造2025》指出要加快增材制造技术和装备的研发、应用,建设增材制造创新中心。在《中国制造2025》“1+X”规划体系中,有8个规划提及增材制造,被列为研发、产业化和应用重点。国家相关部委出台了系列规划政策,推动增材制造产业的创新发展,工业和信息化部、发展改革委员会、财政部研究制定了《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,科技部实施《国家重点研发计划增材制造与激光制造重点专项实施方案》。此外,北京市、陕西省、辽宁省、福建省、湖北省、黑龙江省等地也纷纷出台促进产业发展的相关意见,指导本地产业发展。
(二)存在问题
1.产业规模化程度较低。我国增材制造产业虽然取得了长足进步,但整体上呈现“小、散、弱”的状态。据不完全统计,我国现有增材制造企业有几百家,但缺少规模大、实力强的国际龙头企业,国内规模最大企业的年销售收入仅3亿多元,不到美国Stratasys公司年销售额45亿元的7%。
2.专用材料发展滞后。我国在增材制造专用新材料领域的发展仍然滞后,面临材料选择局限性较大,品种少,供应商少,高性能材料严重依赖进口的现状。目前国内只开发出钛合金、高强钢等几十种金属和非金属材料,而且金属材料成形品的可靠性、稳定性普遍不高且缺乏试验验证。
3.关键装备和核心器件依赖进口。我国工业级增材制造装备在环境温度控制、工艺稳定性等方面总体上与发达国家还有较大差距,关键装备与核心部件严重依赖进口的问题依然较为突出,如高光束质量激光器及光束整形系统、高品质电子枪及高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件、阵列式高精度喷嘴/喷头等严重依赖进口。我国绝大部分增材制造软件市场被国外企业占据,用于支撑设计、扫描路径形成、方案制定的专用工艺软件及控制软件在国内仍处于起步阶段,有些软件甚至处于空白。
4.行业标准体系不健全。虽然我国已提出增材制造领域的7项国家标准,但尚未建立起涵盖设计、材料、工艺设备、产品性能、认证检测等在内的完整的增材制造标准体系。行业标准的缺失,很大程度上制约了增材制造技术成果的累积、固化和推广应用,未能架起技术和产业衔接的桥梁,减缓了产业发展进程。
5.协同推进机制尚需完善。目前国内产学研存在严重脱节,很多创新性技术仍滞留在高校院所,很难实现产业化,产学研用密切结合的研发及产业化协同推进机制尚未有效形成。高等院校、科研机构和企业各自为战,技术和产品研发重复投入,信息、资源不能实现共享的问题较为突出。
6.应用推广有待加强。目前,我国对增材制造技术的认识依然不足,创新应用能力还不够强,加之工业级增材制造设备的昂贵成本和维护费用,中小企业望而却步,阻碍现有传统生产方式的改造升级,需要进行较长时间的市场培育。在金属增材制造领域,受困于“功能优先”设计理念等因素的影响,如何进一步加快应用推广仍旧还需进一步探索。
四.增材制造产业发展展望
(一)增材制造产业将持续高速增长
增材制造产业正从起步期迈入成长期,呈现出加速增长的态势,据WohlersAssociates(2017)统计,1988-2015年的27年中,全球增材制造产业的年复合增长率为26.2%,其中,2012-2014年的CAGR高达33.8%。按照产业生命周期理论,预计未来10年,全球增材制造产业仍将处于高速增长期,发展潜力巨大。据IDC预测,2016-2020年,全球增材制造产业将保持22.3%的年复合增长率,至2020年全球增材制造产值将达289亿美元。麦肯锡预测,到2025年全球增材制造产业可能产生高达2000-5000亿美元经济效益。
(二)工业级增材制造成主流方向
工业级增材制造可广泛运用于传统产业转型升级和战略性新兴产业发展,随着增材制造技术的逐渐成熟和成本的不断降低,市场需求和发展潜力较大。尤其在金属增材制造领域,已经展现强势增长势头。据统计,2015年全球金属增材制造设备销量增长了35%,2016年上半年同比增长17%。在航空航天、汽车、航海、核工业以及医疗器械等领域对金属增材制造的需求十分旺盛,应用端呈现快速扩展态势。
(三)融合发展助推规模化应用
增材制造技术的优势在于原型制造和小批量生产上,潜能主要体现在个性化产品和复杂产品批量化制造上。增材制造并非是对以“减材制造”、“等材制造”为基础的传统制造技术的取代与挑战,而是通过与传统制造的融合,对现有生产模式、供应模式、商业模式加以补充和革新。随着增材制造技术的不断成熟和软件系统完善,将会在设计、生产过程控制、后处理等当前生产系统的各个环节实现无缝对接,推动增材制造融入现有生产体系,实现规模化应用。
(四)应用的深度和广度持续拓展
从应用细分领域来看,在工业领域,增材制造技术的应用已从简单的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展,正渗透到复杂结构件设计及制造领域。同时,在造型评审、设计验证、复杂结构零件、多材料复合零件、轻量化结构零件、定制专用工装、表面修复、个性换装件等方面的应用越来越多。在生物医疗领域,依据患者医学影像数据增材制造的生物模型已经成为辅助治疗的手段,包括术前模拟等应用,未来或将从“非活体”打印逐步进阶到“活体”打印转变。
我国增材制造产业发展路径探究
来源:新材料产业(ID:advancedmaterials)
作者:李方正
当前,伴随着新一轮科技革命和产业变革的历史性交汇,以增材制造(Additive Manufacturing,AM)为代表的先进制造技术正获得突破性进展,成为越来越多企业产业升级和技术转型的方向,用于突破研发瓶颈或解决设计难题,助力智能制造等新型制造模式。世界工业强国纷纷制定相关战略和具体措施助力产业发展,力争抢占未来科技和产业制高点。我国高度重视增材制造产业发展,《中国制造2025》、《“十三五”国家科技创新规划》、《智能制造工程实施指南(2016—2020))》、《工业强基工程实施指南(2016-2020)》等发展规划及实施方案将增材制造装备及产业作为重要发展方向之一,以期推动产业持续快速发展。
随着增材制造工艺装备、专用材料、关键部件的技术突破以及服务模式的成熟,必将带动产业化应用程度的加深,推动智能制造、产品设计和生命科学领域的新一轮创新。增材制造产业已迎来了重大发展机遇期,仍将处于高速增长期,发展潜力巨大。
一、全球增材制造产业发展历程及现状
增材制造俗称3D打印,是以数字模型为基础,将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造活动。增材制造技术源于20世纪80年代美国科学家Charles Hull发明的光固化(SLA)技术,Charles Hull于1986年成立了3D Systems公司并在同年发布了全球第一款商用3D打印机,开启了增材制造技术的产业化进程。此后,美国涌现出多家增材制造公司,增材制造产业迅速发展。但在之后的近20年,由于技术不成熟,利用增材制造技术工艺只能打印一些强度低、精度差的塑料模型,导致人们对其可靠性产生怀疑,致使增材制造产业发展进入低谷。随着2008年英国巴恩大学的Adrian Bowyer等人发布3D打印项目RepRap1.0系列“Darwin”3D立体打印机,实现了增材制造设备的自我复制,同年,Objet推出Connex500,使得多材料增材制造成为可能。此后,增材制造产业重新进入高速发展阶段,一大批企业进入此领域。
目前,全球增材制造的产业化尚处于起步阶段,据Wohlers Associates统计显示,2014年全球增材制造产业产值达到41.03亿美元,增长逾10亿美元,同比增长35.2%,是全球增材制造产业在过去的18年中增速最快一年。2015年全球增材制造产业的产值已经接51.65亿美元,同比增长24.9%,继2014年后连续第2年增长达10亿美元,过去27年中,全球增材制造产业的年复合增长率(CAGR)为26.2%,其中,2012-2014年的CAGR高达33.8%。详见图1。
数据来源:《Wohlers Associates(2016)》,赛迪智库整理。图1 全球增材制造产业发展态势
但由于统计口径及统计范围不同,全球不同机构对增材制造产业产值的统计值差别极大。据全球权威的IT研究与顾问咨询公司高德纳咨询(Gartner)预计,2015年全球3D打印市场仅为16亿美元。而国际数据公司(IDC)则作出了更大胆的评估,在一份研究报告中指出,2015年全球3D打印支出接近110亿美元,其中打印机和耗材占约一半,其余的是软件和服务。
二、我国增材制造产业发展现状
我国增材制造技术发展起步于20世纪90年代初,经过多年的发展,已经具备了良好的技术基础,在部分领域形成了局部技术优势,突破了一批关键工艺技术和装备,产业化进程明显加速,行业应用不断拓展和深化。
一是产业化进程加速。据中国增材制造产业联盟不完全统计,2016年上半年,我国增材制造产业规模已超30亿元,同比增长50%以上,产业规模实现了较快增长。涌现出杭州先临三维科技股份有限公司、西安铂力特激光成形技术有限公司(以下简称“西安铂力特”)陕西恒通智能机器有限公司、湖南华曙高科技有限责任公司(以下简称“湖南华曙高科”)、武汉华科三维科技有限公司(以下简称“华科三维”)、北京太尔时代科技有限公司、广州迈普再生医学科技有限公司、青岛三迪时空网络科技有限公司等一批优秀的企业,以及渭南高新区3D打印产业培育基地、安徽春谷3D打印智能装备产业园等产业集聚区。
二是工艺技术水平提高。2015年以来,我国增材制造的工艺技术水平加速提升,工艺装备、关键零部件等重要环节关键核心技术取得进展。熔融沉积成形、光固化成形、激光选区烧结/熔化等一大批工艺装备实现产业化,部分增材制造工艺装备已经达到国际水平,如西安铂力特激光成形技术公司近期研发的激光选区熔化装备,在许多关键技术指标上已达到国际先进水平。江苏永年激光成形技术有限公司通过与武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司合作,共同推动国产大中功率激光器在增材制造的推广和应用,现已完成金属增材制造SLM配套国产激光器的研发和试制工作,已具备小批量生产的能力,进入国内首台套的示范应用,并交付用户使用。华中科技大学研发的“智能微铸锻一体化”金属增材制造技术,实现了增材、等材制造技术的融合,其产品的部分技术指标和性能均稳定超过传统铸件。广东峰华卓立科技股份有限公司新开发出了阵列喷嘴(256/1024个)全自动砂型3D打印机PCM-800(AJ),打印的砂型各项参数接近国外水平。
三是专用材料取得初步进展。金属材料领域,飞而康快速制造科技有限责任公司通过采用感应熔炼气体雾化技术和高速气流控制工艺,已经有效实现粉末细化,解决了粉末粒径粗大、粒度分布差异大等问题;已批量生产45μm以上的钛合金粉末,0~45μm的钛合金粉末已进行试用,具备钛粉60t/a的产能。中国科学院金属研究所已经研发出了多种牌号的钛合金粉末和丝状材料,开始批量生产。西北有色研究院所属西安赛隆金属材料有限责任公司引进了国际先进的钛合金制粉设备,目前已经开始钛合金粉末的制备,向北京某航天企业供应了激光选区熔化增材制造所需的细颗粒金属粉末数百公斤,所产60~100μm的金属粉末已经供应该院电子束增材制造使用。非金属材料领域,湖南华曙高科在已开发尼龙及其复合材料基础上,开发应用PA6、碳纤维复合尼龙粉末材料等高性能工程塑料、光敏树脂、钛合金、铝合金、钴铬合金以及陶瓷等特种材料。
四是行业应用持续拓展深化。在航空航天、汽车、机械装备等领域零部件模具开发成效显著,例如北京隆源自动成型系统有限公司、湖南华曙高科等企业已成功将3D打印技术应用于汽车零部件的研制开发,华科三维为玉柴的新产品六缸四气门发动机的研发制作砂型,使其铸件制造周期由原来的5~6个月缩短至20天以内。在医学应用领域的探索方兴未艾,国内的3D打印牙齿、骨骼修复技术已经成熟,并在各大骨科医院、口腔医院快速普及,华曙高科与医疗机构合作已经成功实施术前规划、手术模拟等患者辅助临床治疗500多例,相关应用技术已处于国内领先水平。广州迈普应用3D打印技术开发的硬脑膜产品———“睿膜”已获得美国FDA、国家食品药品监督管理总局、欧盟CE的批准,目前已应用于近万名患者的脑膜修复手术。
三、我国增材制造产业发展面临的问题
尽管我国增材制造技术取得了长足进步,但与先进发达国家相比,仍处于产业化起步阶段,在材料制备、市场培育、工艺装备及关键零部件、标准制订、创新平台建设等方面还存在较大差距:
一是产业规模化程度低。2015年,我国增材制造产业规模不到全球规模(五十多亿美元)的10%。增材制造企业总体上依然“小、散、弱”,国内最大规模企业的销售收入美国3D Systems公司销售收入的1/25。我国的多数企业处于初创期,受制于技术研发周期长、应用成本高等因素,自身盈利能力较弱,持续创新投入面临较大的资金压力,部分企业依靠政府补贴维持生存。
二是市场应用面相对狭窄。当前我国增材制造主要集中在航空航天、军工等垄断性行业以及医疗等高壁垒性领域,面临市场和体制的双重壁垒;在企业商用领域,一方面由于对中国消费市场对3D打印认识不足,另一方面由于工业级3D打印机的昂贵成本和维护费用,使中小企业望而却步,阻碍现有传统生产方式的改造升级,需要进行较长时间的市场培育。
三是创新平台建设缺失。2012年,由美国政府主导,国防部制造和装备中心牵头,组织企业、研究机构和地方政府等100家单位联合成立“国家增材制造创新中心”。但我国目前尚未建立起有效的增材制造产业创新平台,高等院校、科研机构和企业各自为战,合作研究的动力不足,产学研用密切结合的研发及产业化推进机制尚未有效形成。
四是专用新材料开发滞后。目前我国只开发出钛合金、高强钢等30余种金属和非金属材料,而且金属材料成形品的物理性能不稳定,镍基合金、钴铬合金、光敏树脂、耐高温高强度工程塑料等尚不具备批量生产能力。而发达国家一家公司就能开发出几十种,甚至上百种材料,如美国Stratasys公司有120余种增材制造专用材料,3D Systems公司也有60余种。此外,我国复杂承力构件生产所用20~30μm的超精细钛合金材料还基本依赖进口,国外材料价格高昂,垄断性强,设置了很多壁垒,制约了我国增材制造技术的推广应用。
五是装备可靠性不高,关键零部件依赖进口。目前,我国工业级增材制造装备在环境温度控制、工艺稳定性等可靠性水平总体较低,除光固化成形、激光选区烧结成形等非金属装备和桌面3D打印机实现批量生产外,其他装备均尚未实现批量化生产,激光选区熔化成形、电子束选区熔化成形、大型高效无模铸型等增材制造装备仍需从德国、瑞典等国家进口。此外,我国生产的增材制造装备关键零部件性能与国外产品差距较大,高光束质量激光器及光束整形系统、高品质电子枪及高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件、阵列式高精度喷嘴/喷头等严重依赖进口。
六是标准体系尚未建立。欧美发达国家和地区非常重视增材制造标准体系的建设,早在2009年,美国就成立了标准技术委员会,在增材制造专用术语、专用材料、测试方法、过程控制和零件设计5个方面开展了相应标准的制订工作。2012年,美国又专门针对金属增材制造,从材料、工艺装备、资质和认证、建模和仿真等方面制订了相应的技术标准。但我国尚未建立起涵盖设计、材料、工艺装备、产品性能、认证检测等在内的完整的增材制造标准体系,无法从行业标准的角度消除用户对增材制造产品在性能、质量、尺寸精度、可靠性等方面的疑虑,严重制约了增材制造技术的推广应用。
四、促进我国增材制造产业发展路径探究
我国需要从供给侧发力、需求侧牵引,促进我国增材制造产业发展。
1.供给侧层面
一是加大对增材制造专用材料、装备及关键部件等重点领域攻关的财政支持力度。充分利用国家04专项、智能制造专项、技术改造等资金渠道,采用生产企业与用户结合的方式,重点支持适用于激光选区烧结工艺的钛合金、铝合金、镍基合金等微细金属粉末材料,激光器、扫描振镜、喷头等关键部件以及复杂金属零件高精度整体成形的增材/减材复合成形装备、微滴喷射式大型高效砂型增材制造装备、大型阵列式喷头系统PCM无模铸型增材制造装备等。
二是加快建立完善增材制造标准化体系。依托全国增材制造标准化技术委员会,从基础共性、关键技术到测试方法、质量评价、软件系统及相关技术服务,全面铺开增材制造标准化工作;加强标准化的国际合作,积极对接国际标准化组织(ISO)增材制造技术委员会、美国材料与试验协会増材制造技术委员会(ASTM F42)、美国电气和电子工程师协会标准协会(IEEE-SA)等机构,开展相关先进标准的转化工作。加强标准的推广与实施,培育第3方认证机构,加强对增材制造产品的检验与认证的能力建设,促进标准化工作与行业紧密结合。
2.需求侧层面
一是加大应用推广力度,引导行业加快整合。发挥中国增材制造产业联盟的作用,联合政府和行业资源,开展分领域的技术、产业、应用领域的研讨会和对接会,搭建产业与政府、产业链上下游的对接通道,推动产业合作,加强生产企业和用户需求对接,加快技术的推广应用。重点开展增材制造试点示范专项行动,开展分层级、分领域的试点示范活动,点面结合,协同推进,引导和促进社会力量及地方政府的投入,共同推进增材制造技术的深度应用,促进我国增材制造产业持续快速发展。
二是加强产学研用,加快关键共性技术创新发展。借鉴美国推进增材制造的工作机制,结合《中国制造2025》的总体部署,建立国家增材制造创新中心,由高校、科研院所和骨干企业组成,分别为金属增材制造、非金属增材制造搭建共性技术创新与产业化应用平台,建立产学研用密切结合的协同机制,形成完整的材料、装备、工艺、检测、应用体系。
来源:赛迪智库(ID:ccidthinktank)

