增材制造技術與3D打印產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

增材制造（Additive Manufacturing，AM）技術是利用計算機設計數(shù)據(jù)，采用材料逐層堆積的方法制造實體零件的技術，AM技術與傳統(tǒng)制造技術的融合發(fā)展將對制造業(yè)產生重要影響。歐美發(fā)達國家密切關注這一最新動向，加緊戰(zhàn)略部署，推動AM技術創(chuàng)新及產業(yè)化。自1990年由美國麻省理工學院申請的專利“三維技術印刷”獲得批準后，二十多年來，隨著AM技術取得快速發(fā)展，包括“快速原型制造（Rapid Prototyping）”“實體自由制造(Solid-form Fabrication)等新型制造業(yè)態(tài)都被統(tǒng)稱為3D打印產業(yè)，并預測這種實體自由成形制造技術將帶來“第三次工業(yè)革命”。

3D打印產業(yè)代表制造業(yè)特別是大型航空航天制造發(fā)展新趨勢。美國Wohlers協(xié)會在2012年度報告指出，AM技術誕生25年以來，相關設備和服務平均年增長率27%。據(jù)預測，到2016年該市場規(guī)模將達到31億美元，到2020年將增長到52億美元。AM技術正處于發(fā)展期，具有旺盛的生命力，還在不斷發(fā)展；隨著技術發(fā)展，應用領域也將越來越廣泛。

目前，該技術與不同的材料和工藝結合形成了20多種AM設備，并呈現(xiàn)出三個方面的發(fā)展態(tài)勢：一是利用3D打印機直接制造日常消費品；二是采用激光或電子束直接成形制造功能零件；三是將復合材料組織與外形結構的設計同步并制造一體化組織與結構。

我國3D打印產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

自20世紀90年代初以來，清華大學等高校，在3D打印設備制造技術、3D打印材料技術等方面開展了積極的探索。盡管已有部分技術處于世界先進水平，但國內3D打印成本較高，多用于實驗，規(guī)模化應用尚需時日。用3D打印替代傳統(tǒng)制造業(yè)批量生產，從效率、成本和可靠性等方面來看都面臨著極大挑戰(zhàn)。從產業(yè)發(fā)展角度來說，我國3D打印產業(yè)主要存在以下四個方面亟待破解的問題：

產業(yè)布局層面，3D打印技術路線和國家層面產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略亟待出臺。首先，3D打印技術沒有被確立為國家主流制造技術范疇。3D打印技術往往被看作工業(yè)設計的一種輔助手段，國家對3D打印這一交叉學科的技術總體規(guī)劃與重視不夠。其次，3D打印產業(yè)培育的基礎較為薄弱。3D打印產業(yè)沒有形成產業(yè)鏈、工業(yè)環(huán)境不配套等等；在一些核心技術和關鍵器件上仍然對國外依賴較大；在應用方面，我國的3D打印產業(yè)分布領域也較為狹窄。

產業(yè)規(guī)模層面，3D打印行業(yè)共性標準沒有建立，制約了大規(guī)模商業(yè)化。3D打印技術應用特征是小批量、多品種和個性化，這就凸顯行業(yè)共性標準的決定性意義。目前國內的3D打印企業(yè)整合度較低，主導的技術標準、開發(fā)平臺尚未確立，技術研發(fā)和推廣應用還處于無序狀態(tài)等等。可見，3D打印行業(yè)共性標準體系一日不建立，3D打印就一日不能大規(guī)模商業(yè)化。

產業(yè)支撐層面，3D打印材料供給不足成為產業(yè)發(fā)展的一個巨大瓶頸。3D打印產業(yè)特殊性之一就是材料為王。耗材對3D打印技術的應用和發(fā)展起決定作用。國內有能力生產3D打印材料的企業(yè)并不多，主要依賴進口，特別是金屬材料。由于國內3D打印產業(yè)還處于弱小階段，過小的市場導致企業(yè)缺少加大研發(fā)投入的能力與動機，而且即便耗材研發(fā)成功，也存在規(guī)模化生產、材料配比等問題。

產業(yè)成長層面，3D打印產業(yè)的技術產品化開發(fā)滯后于國內市場開發(fā)。一方面，我國3D打印技術大多積淀在高校，代表一定實力的3D技術開發(fā)大多為清華大學等高校所掌握。但由于高校在技術產業(yè)化方面固有缺陷，使得這些技術的產品化開發(fā)還很不充分；已有的幾家自主制造3D打印設備企業(yè)規(guī)模較小，研發(fā)力量不足。另一方面，國內3D打印服務的市場開發(fā)由于進入門檻低而出現(xiàn)過度開發(fā)特征。雖然，他們迅速開拓了3D打印服務市場，但同時由于原發(fā)性創(chuàng)新與產業(yè)核心技術的缺失也給整個處于孵化期的行業(yè)增添了風險。