增材制造技術(shù)與3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

增材制造（Additive Manufacturing，AM）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，采用材料逐層堆積的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，AM技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的融合發(fā)展將對制造業(yè)產(chǎn)生重要影響。歐美發(fā)達(dá)國家密切關(guān)注這一最新動向，加緊戰(zhàn)略部署，推動AM技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化。自1990年由美國麻省理工學(xué)院申請的專利“三維技術(shù)印刷”獲得批準(zhǔn)后，二十多年來，隨著AM技術(shù)取得快速發(fā)展，包括“快速原型制造（Rapid Prototyping）”“實(shí)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(chǎn)業(yè)，并預(yù)測這種實(shí)體自由成形制造技術(shù)將帶來“第三次工業(yè)革命”。

3D打印產(chǎn)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(bào)告指出，AM技術(shù)誕生25年以來，相關(guān)設(shè)備和服務(wù)平均年增長率27%。據(jù)預(yù)測，到2016年該市場規(guī)模將達(dá)到31億美元，到2020年將增長到52億美元。AM技術(shù)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(shù)發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣泛。

目前，該技術(shù)與不同的材料和工藝結(jié)合形成了20多種AM設(shè)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(jī)直接制造日常消費(fèi)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(fù)合材料組織與外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同步并制造一體化組織與結(jié)構(gòu)。

我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

自20世紀(jì)90年代初以來，清華大學(xué)等高校，在3D打印設(shè)備制造技術(shù)、3D打印材料技術(shù)等方面開展了積極的探索。盡管已有部分技術(shù)處于世界先進(jìn)水平，但國內(nèi)3D打印成本較高，多用于實(shí)驗(yàn)，規(guī)模化應(yīng)用尚需時日。用3D打印替代傳統(tǒng)制造業(yè)批量生產(chǎn)，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(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來說，我國3D打印產(chǎn)業(yè)主要存在以下四個方面亟待破解的問題：

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

產(chǎn)業(yè)規(guī)模層面，3D打印行業(yè)共性標(biāo)準(zhǔn)沒有建立，制約了大規(guī)模商業(yè)化。3D打印技術(shù)應(yīng)用特征是小批量、多品種和個性化，這就凸顯行業(yè)共性標(biāo)準(zhǔn)的決定性意義。目前國內(nèi)的3D打印企業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)平臺尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)等等。可見，3D打印行業(yè)共性標(biāo)準(zhǔn)體系一日不建立，3D打印就一日不能大規(guī)模商業(yè)化。

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

產(chǎn)業(yè)成長層面，3D打印產(chǎn)業(yè)的技術(shù)產(chǎn)品化開發(fā)滯后于國內(nèi)市場開發(fā)。一方面，我國3D打印技術(shù)大多積淀在高校，代表一定實(shí)力的3D技術(shù)開發(fā)大多為清華大學(xué)等高校所掌握。但由于高校在技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面固有缺陷，使得這些技術(shù)的產(chǎn)品化開發(fā)還很不充分；已有的幾家自主制造3D打印設(shè)備企業(yè)規(guī)模較小，研發(fā)力量不足。另一方面，國內(nèi)3D打印服務(wù)的市場開發(fā)由于進(jìn)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(wù)市場，但同時由于原發(fā)性創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的缺失也給整個處于孵化期的行業(yè)增添了風(fēng)險。