歐陽安

工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心，北京，100804

增材制造技術(shù)是一項新興制造技術(shù)，實現(xiàn)了制造方式從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進材料技術(shù)和數(shù)字制造技術(shù)的緊密結(jié)合，對傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生了深刻的影響。我國已將增材制造技術(shù)作為制造強國的重要發(fā)展方向之一。其裝備制造、專用材料制造、工業(yè)設(shè)計服務(wù)均已被納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)門類。

2015年2月，工業(yè)和信息化部和國家發(fā)改委、財政部聯(lián)合印發(fā)了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015—2016年)》(以下簡稱《推進計劃》)，在政策引導和社會各界的共同努力下，增材制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。為有效銜接《推進計劃》，2017年12月，工業(yè)和信息化部等12個部門印發(fā)了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017—2020年)》(以下簡稱《行動計劃》)，明確了新時期產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導思想、基本原則、發(fā)展目標和重點任務(wù)。

1 《行動計劃》核心要義

《行動計劃》遵循四大基本原則，即：創(chuàng)新驅(qū)動，夯實基礎(chǔ)；需求牽引，統(tǒng)籌推進；軍民融合，開放合作；市場主導，政府引導。總體上，強調(diào)以需求為牽引，以企業(yè)為主體，加強關(guān)鍵共性技術(shù)研究，推進增材制造在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、新興消費和軍工等領(lǐng)域的廣泛應用，鼓勵國際交流合作，促進產(chǎn)業(yè)集聚化發(fā)展。

《行動計劃》提出“四五六五”的核心思路，即聚焦四大重點領(lǐng)域、實施五項重點任務(wù)，采取六項保障措施，實現(xiàn)五大發(fā)展目標。

(1)四大重點領(lǐng)域。①航空、航天、船舶、核工業(yè)、汽車、電力裝備、軌道交通裝備、家電、模具、鑄造等在內(nèi)的重點制造領(lǐng)域;②醫(yī)療領(lǐng)域；③文化領(lǐng)域；④教育領(lǐng)域。

(2)五項重點任務(wù)。①提高創(chuàng)新能力，完善增材制造創(chuàng)新中心運行機制，推進前瞻性、共性技術(shù)研究和先進科技成果轉(zhuǎn)化；突破一批關(guān)鍵共性技術(shù)，提早布局新一代增材制造技術(shù)研究。②提升供給質(zhì)量，開展增材制造專用材料、關(guān)鍵材料制備技術(shù)及裝備的研發(fā)，提升材料的品質(zhì)和性能穩(wěn)定性；大力突破增材制造裝備、核心器件及專用軟件的質(zhì)量、性能和穩(wěn)定性；提升行業(yè)整體服務(wù)質(zhì)量和用戶對增材制造技術(shù)的認可程度。③推進示范應用，以直接制造為主要戰(zhàn)略取向，兼顧原型設(shè)計和模具開發(fā)應用，推動增材制造在四大領(lǐng)域的規(guī)?；瘧茫€上線下打通增材制造在社會、企業(yè)、家庭中的應用路徑。④培育龍頭企業(yè)，支持骨干企業(yè)積極整合國內(nèi)外技術(shù)、人才和市場等資源，加強品牌培育；促進全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，鼓勵特色優(yōu)勢地區(qū)加快培育世界級先進增材制造產(chǎn)業(yè)集群，助推龍頭企業(yè)的發(fā)展壯大。⑤完善支撐體系，完善增材制造產(chǎn)業(yè)計量測試服務(wù)體系，健全增材制造標準體系，加快檢測與認證機構(gòu)培育，加快人才培養(yǎng)，健全人才激勵機制。

(3)六項保障措施。包括：加強統(tǒng)籌組織協(xié)調(diào)，加大財政支持力度，著力拓寬融資渠道，深化國際交流合作，強化行業(yè)安全監(jiān)管，發(fā)揮行業(yè)組織作用。其中，增材制造技術(shù)的發(fā)展，可能會帶來知識產(chǎn)權(quán)、刑事犯罪、人類倫理等方面的社會問題，《行動計劃》明確提出了要強化增材制造行業(yè)的安全監(jiān)管，將研究建立增材制造裝備生產(chǎn)、銷售、應用等環(huán)節(jié)以及從業(yè)人員的監(jiān)管制度。

(4)五大發(fā)展目標。到2020年，一是我國增材制造產(chǎn)值保持年均30%以上的增速，產(chǎn)業(yè)銷售收入超過200億元；二是技術(shù)水平明顯提高，突破100種以上滿足重點行業(yè)需求的工藝裝備、核心器件及專用材料；三是行業(yè)應用顯著深化，開展100個以上試點示范項目，在重點制造及醫(yī)療、文化、教育等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧茫凰氖巧鷳B(tài)體系基本完善，形成完整的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈，包括計量、標準、檢測、認證等在內(nèi)的生態(tài)體系逐步完善；五是全球布局初步實現(xiàn)，培育2～3家以上具有較強國際競爭力的龍頭企業(yè)，打造2～3個國際知名品牌，一批裝備、產(chǎn)品走向國際市場。

相比《推進計劃》，《行動計劃》有幾大推動重點：一是著力推廣增材制造技術(shù)在航空、航天、船舶、核工業(yè)等重點制造領(lǐng)域的示范應用，推動“3D打印+”在醫(yī)療、文化創(chuàng)意、創(chuàng)新教育、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的規(guī)模化應用；二是不斷推進增材制造技術(shù)在軍工領(lǐng)域的創(chuàng)新應用，加強軍民資源共享，促進軍民兩用技術(shù)加速發(fā)展；三是著力打造從材料、工藝、軟件、核心器件到裝備的完整的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈，形成涵蓋計量、標準、檢測、認證、人才等在內(nèi)的增材制造生態(tài)體系；四是強化部際協(xié)同，中央地方聯(lián)動?！缎袆佑媱潯酚?2個部門聯(lián)發(fā)，力度空前，充分體現(xiàn)了國家對增材制造產(chǎn)業(yè)的重視和支持。

2 發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題

一是產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益增長。近年來，我國增材制造產(chǎn)業(yè)保持高速增長。據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計，2016年我國增材制造產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達80億元，年均增速超過30%，2017年產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達100億元，年均增速達25%。全球增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模也處于高速增長期，據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計，1988—2017年全球增材制造產(chǎn)業(yè)的年復合增長率為25.5%，2017年，全球增材制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到73.36億美元，年均增速高達34.8%，同比增長21.0%。據(jù)IDC(International Data Corporation)預測，至2020年全球增材制造產(chǎn)值將達289億美元。

二是技術(shù)工藝取得突破。一批工藝設(shè)備、關(guān)鍵零部件、軟件系統(tǒng)加快創(chuàng)新，光固化成形、激光熔融沉積成形等工藝裝備達到國際先進水平。例如：鑫精合激光科技發(fā)展(北京)有限公司研發(fā)出的大型激光沉積制造設(shè)備TSC-S4510，可制備大尺寸高性能航空關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件；湖南華曙高科技有限責任公司開發(fā)了全球首款具有開源特征、多模塊功能一體化的工業(yè)級增材制造智能控制系統(tǒng)；深圳摩方材料科技有限公司已研發(fā)出尺寸精度達到0.5 μm的面投影微立體光刻3D打印設(shè)備。

三是專用材料研究取得進展。已有近百種增材制造專用材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。航天海鷹(哈爾濱)鈦業(yè)有限責任公司完成了國產(chǎn)冷坩堝真空感應熔煉氣霧化鈦合金制粉設(shè)備的集成制造；中航邁特粉冶科技(北京)有限公司研發(fā)設(shè)計的大容量、低成本電極感應氣霧化裝置，可制備出粉末球形度為90%、氧含量在0.07%～0.13%之間的高品質(zhì)球形鈦合金粉末；湖南華曙高科技有限責任公司成功開發(fā)了FS3200PA等系列尼龍粉末材料、碳纖維復合材料、玻璃微珠復合材料，在高溫高壓高精度的高分子及復合材料方面取得進展；中國科學院金屬研究所研發(fā)的高性能鈦合金棒絲材等已經(jīng)量產(chǎn)。

四是應用領(lǐng)域不斷拓展?！缎袆佑媱潯穼嵤┮詠?，增材制造技術(shù)已從一般消費品制造推廣到高端裝備研發(fā)制造領(lǐng)域。西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司解決了航空航天極端復雜精密構(gòu)件制造難題，每年可批量生產(chǎn)復雜精密結(jié)構(gòu)件8 000余件；中廣核集團制造的核電站復雜流道儀表閥閥體，滿足國際核電標準RCC-M的要求，可小批量快速生產(chǎn)；北京愛康醫(yī)療科技有限公司基于三維精準構(gòu)建技術(shù)(3D ACT)研發(fā)的脊柱椎間融合器已獲得上市許可；先臨三維科技股份有限公司制造的汽車排氣系統(tǒng)，具有復雜獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可同時實現(xiàn)發(fā)動機氣流的直排和回壓，有效減重67%。浙江閃鑄三維科技有限公司將增材制造設(shè)備推廣進入課堂和實驗室，截至2018年3月，已在全國33個省2216所學校引進了3D打印設(shè)備，組建了實驗室。

五是生態(tài)體系初步建成。2016年年底，工業(yè)和信息化部批準西安交通大學等13家單位籌建國家增材制造創(chuàng)新中心。增材制造標準化技術(shù)委員會及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等組織相繼成立，包括標準、檢測、認證等在內(nèi)的生態(tài)體系建設(shè)加速。初步形成了以環(huán)渤海地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心，中西部地區(qū)為紐帶的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。

當前,增材制造技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)、新設(shè)計理念正加速融合,世界各國特別是發(fā)達國家都在積極布局，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快,但與發(fā)達國家相比仍存在較大差距。①關(guān)鍵技術(shù)滯后,創(chuàng)新能力不足。高性能材料的研發(fā)和制備、高效復合增材制造工藝等關(guān)鍵共性技術(shù)急需突破，我國專用材料品種少,供應商少,高性能材料嚴重依賴進口，鎳基合金、耐高溫高強度工程塑料等材料尚無法批量生產(chǎn)。②關(guān)鍵核心器件依賴進口。高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、動態(tài)聚焦鏡等精密光學器件、陣列式高精度噴嘴/噴頭等核心器件嚴重依賴進口,專用工藝設(shè)計軟件及控制軟件在國內(nèi)仍處于起步階段。③行業(yè)標準體系不健全,應用推廣有待加強。美國已在增材制造專用術(shù)語、專用材料、測試方法、過程控制和零件設(shè)計五個方面開展了相應標準的制定工作。我國已立項4項國家標準,但尚未建立起完整的增材制造標準體系。在醫(yī)療、文化創(chuàng)意、創(chuàng)新教育等領(lǐng)域規(guī)?；瘧糜写訌姟＂墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速但整體呈現(xiàn)“小、散、弱”狀態(tài)。據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計,我國從事增材制造技術(shù)研發(fā)及設(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)有500余家，規(guī)模以上企業(yè)僅有30多家，規(guī)模大、實力強的龍頭企業(yè)數(shù)量相對較少。2017年,國內(nèi)規(guī)模最大企業(yè)的年銷售收入不足4億元,不到美國Stratasys公司年銷售額的7%。

3 政策建議

一是提高行業(yè)創(chuàng)新能力，加強創(chuàng)新體系建設(shè)。鼓勵有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)條件的地區(qū)建設(shè)省級增材制造創(chuàng)新中心，深入推進增材制造領(lǐng)域前瞻性、共性技術(shù)研究和先進科技成果轉(zhuǎn)化。推動建立以企業(yè)為主體、市場為導向、知識產(chǎn)權(quán)利益分享機制為紐帶、政產(chǎn)學研用協(xié)同的增材制造創(chuàng)新體系；組織編制產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，強化關(guān)鍵共性技術(shù)研究。

二是提升材料、裝備、器件及軟件的供給質(zhì)量。通過現(xiàn)有政策渠道支持增材制造材料、裝備及關(guān)鍵零部件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；鼓勵增材制造領(lǐng)域首臺/套重大技術(shù)裝備檢驗/檢測評定體系建設(shè)，鼓勵檢驗/檢測認證機構(gòu)結(jié)合增材制造產(chǎn)業(yè)特點，為行業(yè)發(fā)展提供更好的檢驗檢測認證服務(wù)。

三是加大增材制造技術(shù)在各領(lǐng)域的推廣應用。通過總結(jié)典型應用案例，遴選一批應用范圍較廣、實施效果顯著的應用案例進行推廣，不斷深化行業(yè)應用。

四是培育龍頭企業(yè)、深化國際合作。支持骨干企業(yè)發(fā)展壯大，促進科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，培育具有較強國際競爭能力的龍頭企業(yè)，打造具有國際影響力的知名品牌，推進全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)建設(shè)；鼓勵外商投資企業(yè)加大在華研發(fā)力度，支持國內(nèi)企業(yè)積極“走出去”，多層次地開展專利、商標、標準方面的國際交流合作。

五是完善支撐體系，強化安全監(jiān)管。健全增材制造計量體系，加強計量技術(shù)研究和測試服務(wù)；加快增材制造標準體系建設(shè)；推進增材制造領(lǐng)域新工科建設(shè)，推動產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目。加強海外高層次科技、經(jīng)營人才的引入和國際化人才的培養(yǎng)；加強安全宣傳和普法警示教育，推動行業(yè)組織研究加強增材制造裝備生產(chǎn)、銷售、應用等環(huán)節(jié)以及從業(yè)人員的監(jiān)管，強化增材制造生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)的安全宣傳，發(fā)揮行業(yè)組織作用，加強行業(yè)自制自律。

4 結(jié)論與展望

增材制造技術(shù)是對傳統(tǒng)制造工藝的有益互補，將提升傳統(tǒng)制造業(yè)向智能化、高效化方向轉(zhuǎn)變的速度，未來將展現(xiàn)出新的發(fā)展特點：①設(shè)計數(shù)字化。增材制造利用數(shù)字化設(shè)計軟件對材料結(jié)構(gòu)進行建模仿真和拓撲優(yōu)化，可直接打印制造如三維胞元結(jié)構(gòu)的復雜部件，將有效減小產(chǎn)品質(zhì)量，縮短研發(fā)周期。②材料專用化。材料是實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級換代的核心，隨著增材制造工藝的日益成熟和應用領(lǐng)域的拓展，細分領(lǐng)域?qū)Ｓ貌牧系男枨髮⒓铀偻苿酉盗懈哔|(zhì)量增材制造材料的研發(fā)。③制造智能化。增材制造為傳統(tǒng)生產(chǎn)制造探索出更多的智能制造方式，不論是設(shè)計、材料、裝備等產(chǎn)業(yè)鏈的智能化，還是增材制造產(chǎn)品全生命周期管理與服務(wù)的智能化，都將賦能傳統(tǒng)制造，實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級。④應用多元化。通過組織材料、裝備及零部件生產(chǎn)企業(yè)與用戶開展需求對接，利用增材制造云平臺等新模式，線上線下打通增材制造在社會、企業(yè)、家庭中的應用路徑，增材制造的應用場景將更加多元。

增材制造已由產(chǎn)業(yè)化培育階段進入了推廣應用的新階段，《行動計劃》有效銜接了《推進計劃》，將以行業(yè)需求為牽引，大力推進增材制造在重點領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?，著力打造“材料—設(shè)計—制備—應用”完整的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈，推動形成涵蓋標準、檢測、認證等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，推進我國增材制造產(chǎn)業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展，助力傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)型升級，為制造強國建設(shè)提供有力的基礎(chǔ)支撐。