當(dāng)前,以增材制造(3D打?。榇淼男轮圃旒夹g(shù),其基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)業(yè)孵化等都在快速發(fā)展。增材制造技術(shù)改變了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程,被視為諸多領(lǐng)域科技創(chuàng)新的“加速器”、支撐制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù);進(jìn)一步改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)模式,驅(qū)動(dòng)定制化、個(gè)性化、分布式制造;通過云制造并與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合,加快傳統(tǒng)制造升級(jí),實(shí)現(xiàn)制造的個(gè)性化、智能化、社會(huì)化;對(duì)制造業(yè)起到巨大的推動(dòng)和顛覆性變革作用,助推航空、航天、能源、國防、汽車、生物醫(yī)療等領(lǐng)域核心制造技術(shù)的突破和跨越式發(fā)展。
我國增材制造技術(shù)進(jìn)展
我國初步建立涵蓋3D打印材料、工藝、裝備技術(shù)到重大工程應(yīng)用的全鏈條增材制造技術(shù)創(chuàng)新體系,相關(guān)技術(shù)研究涉及從光固化材料的原型制造(產(chǎn)品開發(fā))到大尺寸金屬材料的增減材一體化制造(裝備應(yīng)用)的完整環(huán)節(jié),包括各類工藝的增材制造裝備與增材制造數(shù)據(jù)處理、各類成形工藝的路徑規(guī)劃軟件、模擬增材制造過程物理化學(xué)變化的數(shù)字仿真軟件、數(shù)字孿生體建模仿真、空間原位增材制造等。工程應(yīng)用技術(shù)拓展至工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品裝備創(chuàng)新、工業(yè)領(lǐng)域高價(jià)值部件的再制造修復(fù)、重大裝備的原位修復(fù)與制造等。通過持續(xù)努力,我國增材制造技術(shù)研究在工藝與裝備穩(wěn)定性、精度控制、變形與應(yīng)力調(diào)控等方面取得良好進(jìn)展,大幅面動(dòng)態(tài)鋪粉的旋轉(zhuǎn)粉末床增材制造裝備、新一代高性能難加工合金大型復(fù)雜構(gòu)件增減材制造裝備等系列產(chǎn)品研制成功并投入應(yīng)用。
科研院所、裝備制造企業(yè)與下游用戶組成“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)合體,協(xié)同開展大尺寸金屬增材制件的成形工藝與裝備、檢測(cè)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的研制。裝備企業(yè)積極推動(dòng)增材制造技術(shù)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、材料、裝備、工藝、檢測(cè)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)融入現(xiàn)有制造體系,提升新型號(hào)制造保障能力;開展復(fù)雜異形構(gòu)件研制及批產(chǎn)工作,帶動(dòng)成熟的航天動(dòng)力型號(hào)演進(jìn)升級(jí)。
我國增材制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)展
我國形成國家級(jí)、省級(jí)、重要行業(yè)的增材制造創(chuàng)新中心協(xié)同布局,骨干企業(yè)率先發(fā)展的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系;增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié),包括原材料、關(guān)鍵零部件配套、裝備研制、共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)商以及各應(yīng)用領(lǐng)域,都在快速發(fā)展。我國消費(fèi)級(jí)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先。在高性能金屬增材制造原材料及其生產(chǎn)裝備方面,基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化替代,具有批量化供應(yīng)和成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);核心器件及零部件的國產(chǎn)化進(jìn)程加速,在國產(chǎn)中低端裝備上實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;涮祝桓咝阅芙饘僭霾闹圃煅b備基本突破了規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化瓶頸,5軸增減材混合制造裝備已實(shí)現(xiàn)商用。增材制造砂型成為鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)突破口,建成萬噸級(jí)鑄造3D打印制造工廠;實(shí)現(xiàn)新型飛機(jī)研制過程中的增材制造結(jié)構(gòu)件占比超過3%,建成火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零組件的智能生產(chǎn)車間。
我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)表明,2021年我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模為265億元,30%的增速超出世界平均水平約10個(gè)百分點(diǎn)。增材制造產(chǎn)業(yè)鏈上的大、中、小企業(yè)融通發(fā)展格局顯現(xiàn),國內(nèi)增材制造設(shè)備供應(yīng)商積極從跟隨狀態(tài)轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新發(fā)展,龍頭企業(yè)具備了參與國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)能力。以京津冀地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心,中西部地區(qū)為紐帶的增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地域空間格局基本形成,區(qū)域性產(chǎn)業(yè)鏈集聚優(yōu)勢(shì)逐步體現(xiàn)。
為應(yīng)對(duì)國際市場(chǎng)與技術(shù)交流的形勢(shì)變化,促進(jìn)我國增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展,產(chǎn)業(yè)界積極推動(dòng)增材制造“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同發(fā)展模式,補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié),突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的上、中、下游機(jī)構(gòu)與企業(yè)緊密合作:下游的用戶從需求出發(fā)解決了合適的技術(shù)來源,上游的增材制造原材料生產(chǎn)與銷售商、中游的增材制造設(shè)備與打印產(chǎn)品服務(wù)廠商明確了技術(shù)開發(fā)重點(diǎn)及市場(chǎng)方向。例如,航空、航天、核電、醫(yī)療領(lǐng)域的用戶,與國內(nèi)相關(guān)企事業(yè)單位組成技術(shù)攻關(guān)聯(lián)合體,開展增材制件的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與認(rèn)證工作,實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)材料、工藝裝備在各領(lǐng)域的“能用、敢用、規(guī)模化應(yīng)用”。
我國增材制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
建立增材制造協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制并支持企業(yè)開展應(yīng)用創(chuàng)新
建議以國家整體目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向,統(tǒng)籌正在規(guī)劃建設(shè)、以各類創(chuàng)新中心為代表的國家戰(zhàn)略科技力量;在增材制造重點(diǎn)領(lǐng)域給予連續(xù)性政策支持,借鑒國際先進(jìn)科研機(jī)構(gòu)的管理模式與經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建穩(wěn)定適用的團(tuán)隊(duì)管理模式,兼顧科研團(tuán)隊(duì)的穩(wěn)定發(fā)展與分工協(xié)同。建立由國家級(jí)科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三方機(jī)構(gòu)組成的產(chǎn)業(yè)鏈安全預(yù)警機(jī)制,加強(qiáng)增材制造前沿技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究,制定增材制造工業(yè)基礎(chǔ)能力與關(guān)鍵共性技術(shù)提升計(jì)劃、發(fā)展目錄、標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)以及增材制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖。建設(shè)各類科研機(jī)構(gòu)、科研項(xiàng)目的協(xié)同機(jī)制,開展增材制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與關(guān)鍵共性技術(shù)研究,支持解決前沿技術(shù)和創(chuàng)新成果的工程轉(zhuǎn)化難題,為裝備制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化提供堅(jiān)實(shí)支撐。
建議制定鼓勵(lì)企業(yè)應(yīng)用自主技術(shù)產(chǎn)品的獎(jiǎng)勵(lì)和補(bǔ)助政策、符合技術(shù)創(chuàng)新規(guī)律的新型科技機(jī)構(gòu)考核與管理辦法。明確考核導(dǎo)向,提高技術(shù)創(chuàng)新在考核中的比重,分類考核長(zhǎng)期研發(fā)投入和產(chǎn)出,形成長(zhǎng)期扶持、鼓勵(lì)創(chuàng)新、寬容失敗的考核機(jī)制,激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新動(dòng)力;引導(dǎo)企業(yè)從依靠過度資源消耗、低性能/低成本競(jìng)爭(zhēng)模式轉(zhuǎn)向依靠技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新、實(shí)施差別化競(jìng)爭(zhēng)模式,提升中國制造行業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)力。
圍繞重大裝備需求開展增材制造工藝變革專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)
圍繞國防重大戰(zhàn)略需求、國際前沿競(jìng)爭(zhēng)需要,開展重大裝備發(fā)展的頂層設(shè)計(jì),從原始創(chuàng)新、新材料、核心器件、工業(yè)軟件、高端裝備、創(chuàng)新應(yīng)用等方面著手,強(qiáng)化增材制造技術(shù)創(chuàng)新體系。建議設(shè)立增材制造工藝變革科技專項(xiàng),建設(shè)用戶牽頭、多元主體參與的協(xié)同機(jī)制并形成“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合體;建設(shè)增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品質(zhì)量保障體系,覆蓋原材料規(guī)范、成形精度、生產(chǎn)效率、專用軟件、制造裝備、后處理、檢測(cè)檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)等;破解增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)瓶頸環(huán)節(jié),為重大裝備制造提供配套技術(shù)支撐。
科技專項(xiàng)將重點(diǎn)支持增材制造在重大裝備研發(fā)與生產(chǎn)單位中的技術(shù)擴(kuò)散和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,推動(dòng)國產(chǎn)的材料、軟件、器件、制造裝備、應(yīng)用工藝流程等全鏈條技術(shù)在大型飛機(jī)及無人機(jī)、航空/航天發(fā)動(dòng)機(jī)、重型運(yùn)載火箭、空間飛行器、汽車、醫(yī)療器械、海洋裝備等工程裝備及關(guān)鍵部件整體化制造中的應(yīng)用示范,培育并提升中小企業(yè)在增材制造產(chǎn)業(yè)鏈中的參與程度??萍紝m?xiàng)將重點(diǎn)引導(dǎo)增材制造技術(shù)在真實(shí)場(chǎng)景中的加速應(yīng)用及技術(shù)迭代,建設(shè)面向應(yīng)用對(duì)象的增材制造全工藝流程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,適應(yīng)技術(shù)研究、性能驗(yàn)證、產(chǎn)品研制的實(shí)際需要;在深層次解決國產(chǎn)材料、關(guān)鍵功能部件、工業(yè)軟件等產(chǎn)業(yè)配套問題的同時(shí),實(shí)質(zhì)性提升增材制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備的國產(chǎn)化能力及國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
深化區(qū)域性增材制造產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)
把握國際高端裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)與規(guī)律,立足國情實(shí)際與裝備需求,優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)并統(tǒng)籌區(qū)域性增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。針對(duì)增材制造創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)密集、資金密集、人才密集特點(diǎn),建議整合各地區(qū)的優(yōu)勢(shì)科技資源與先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)鏈資源,高效推動(dòng)“3D打印+”細(xì)分行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。圍繞世界級(jí)產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)目標(biāo),以京津冀地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、珠三角地區(qū)、中西部地區(qū)的增材制造產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)聚集區(qū)為基礎(chǔ),推進(jìn)增材制造技術(shù)與各地區(qū)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的深度融合;打破不合理的地區(qū)限制和隱性壁壘,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的跨區(qū)域協(xié)同發(fā)展,形成具有國際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的中國增材制造產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。建議成立由管理部門、創(chuàng)新平臺(tái)、企業(yè)用戶共同參與的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈“雙鏈主”,在整機(jī)及關(guān)鍵功能部件、應(yīng)用創(chuàng)新方面提供必要支持,實(shí)施技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用示范,實(shí)現(xiàn)增材制造產(chǎn)業(yè)鏈與區(qū)域內(nèi)各應(yīng)用行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。合理給予稅收優(yōu)惠或金融支持,引導(dǎo)中小企業(yè)向“專精特新”方向成長(zhǎng),支持深耕基礎(chǔ)零部件、材料、元器件、傳感器、工業(yè)軟件、專用裝備等細(xì)分領(lǐng)域,以差異化發(fā)展實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈提升。鼓勵(lì)各類企業(yè)采取投資入股、聯(lián)合投資等方式,與增材制造創(chuàng)新平臺(tái)開展深度合作,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新資源高效整合、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。推動(dòng)各領(lǐng)域的重點(diǎn)企業(yè)加大國產(chǎn)增材制造裝備、國產(chǎn)器件的應(yīng)用力度,推動(dòng)軍民技術(shù)的一體化發(fā)展,以應(yīng)用創(chuàng)新促進(jìn)能力提升。
(本欄目文章、觀點(diǎn)、數(shù)據(jù)摘編自《財(cái)經(jīng)》《中國經(jīng)濟(jì)報(bào)道》《中國工程科學(xué)》、經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng)、安邦智庫、賽迪智庫等)