增材制造
增材制造(“3D打印”)技术是近年来发展起来的新型制造技术。与传统“减材”制造过程截然相反,增材制造以三维数字模型为基础,将材料通过分层制造、逐层叠加的方式制造三维实体,是集先进制造、智能制造、绿色制造、新材料、精密控制等技术于一体的新技术。增材制造技术从原理上突破了复杂异型构件的技术瓶颈,实现材料微观组织与宏观结构的可控成形,从根本上改变了传统“制造引导设计、制造性优先设计、经验设计”的设计理念,真正意义上实现了“设计引导制造、功能性优先设计、拓扑优化设计”转变,为全产业技术创新、军民深度融合、新兴产业、国防事业的兴起与发展开辟了巨大空间。
通过近几年来国内增材制造产业发展所取得的成效,本文系统梳理了全国各地增材制造产业发展现状,分析了其发展过程中遇见的瓶颈问题,并探讨了中国增材制造产业未来的发展趋势。
一、中国增材制造产业发展现状概况
经过近三十多年的科技攻关,中国增材制造产业已初具规模。据增材制造权威机构Wohlers Report统计报道,截至2016年底我国增材制造市场规模逾越80亿元,而2011年国内增材制造市场规模仅为10亿元。根据美国国际数据集团(IDG)预测,中国未来增材制造产业规模将维持至少22.3%年复增长率,到2020年中国增材制造产业规模可突破220亿元。
1.发展增材制造产业的重要性
(1)增材制造是助推“中国制造2025”的不二选择
2015年初,我国3部委联合发布《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,明确将以钛合金、高温合金等为代表的增材制造专用粉末,以及以激光选区熔化(SLM)、激光选区烧结(SLS)、激光熔融沉积(FDM)等为代表的增材制造专用设备列入重点培育对象,以增材制造新技术抢占新一轮技术变革,加速推动传统制造产业发展;《中国制造2025》明确将增材制造列入发展智能制造装备和产品、推进制造过程智能化、加快关键技术和装备研发的重点领域;《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》、国家“十三五”规划发展将增材制造产业列为重点发展对象。毫无疑问,增材制造的发展已经上升至国家战略发展层面,成为助推中国制造2025的利器之一。
(2)增材制造是推动产业转型升级的现实需求
增材制造是产品创新的利器,而传统制造业生产能力过剩,产品开发能力严重不足,是产业发展的瓶颈。以航空维修产业为例,国内要求老旧件恢复快、无需恢复生产线;新件可维修,无需整体重新加工;材料相容性好,维修后达到新件性能要求;可实现多品种、少批量、零星、快速制造。以武器装备为例,陆军装备部要求型号研制周期由10年缩短至3年,走向快速制造、快速验证、加快进度的发展道路。增材制造技术可满足零部件快速制造和修复的重大需求,适应现代战争“四快”:快速响应、快速制造、快速修复、快速恢复战斗力的新要求,将增材制造技术迅速在各个领域进行推广与应用,广泛渗入航空航天、燃气轮机、无人机、武器装备、