我國增材制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

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)；進一步改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)模式，驅(qū)動定制化、個性化、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，實現(xiàn)制造的個性化、智能化、社會化；對制造業(yè)起到巨大的推動和顛覆性變革作用，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展，大幅面動態(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、檢測技術(shù)、標準的研制。裝備企業(yè)積極推動增材制造技術(shù)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、材料、裝備、工藝、檢測評價等環(huán)節(jié)融入現(xiàn)有制造體系，提升新型號制造保障能力；開展復(fù)雜異形構(gòu)件研制及批產(chǎn)工作，帶動成熟的航天動力型號演進升級。

我國增材制造產(chǎn)業(yè)進展

我國形成國家級、省級、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、應(yīng)用服務(wù)商以及各應(yīng)用領(lǐng)域，都在快速發(fā)展。我國消費級增材制造產(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，基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，具有批量化供應(yīng)和成本競爭優(yōu)勢；核心器件及零部件的國產(chǎn)化進程加速，在國產(chǎn)中低端裝備上實現(xiàn)了規(guī)模化配套；高性能金屬增材制造裝備基本突破了規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化瓶頸，5軸增減材混合制造裝備已實現(xiàn)商用。增材制造砂型成為鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級突破口，建成萬噸級鑄造3D打印制造工廠；實現(xiàn)新型飛機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)動機零組件的智能生產(chǎn)車間。

我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。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個百分點。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競爭的技術(shù)能力。以京津冀地區(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)勢逐步體現(xiàn)。

為應(yīng)對國際市場與技術(shù)交流的形勢變化，促進我國增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界積極推動增材制造“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同發(fā)展模式，補齊產(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)重點及市場方向。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，開展增材制件的實驗驗證與認證工作，實現(xiàn)國產(chǎn)材料、工藝裝備在各領(lǐng)域的“能用、敢用、規(guī)?；瘧?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)新機制并支持企業(yè)開展應(yīng)用創(chuàng)新

建議以國家整體目標、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；在增材制造重點領(lǐng)域給予連續(xù)性政策支持，借鑒國際先進科研機構(gòu)的管理模式與經(jīng)驗，構(gòu)建穩(wěn)定適用的團隊管理模式，兼顧科研團隊的穩(wěn)定發(fā)展與分工協(xié)同。建立由國家級科研機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三方機構(gòu)組成的產(chǎn)業(yè)鏈安全預(yù)警機制，加強增材制造前沿技術(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)提升計劃、發(fā)展目錄、標準開發(fā)以及增材制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖。建設(shè)各類科研機構(gòu)、科研項目的協(xié)同機制，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)鏈高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化提供堅實支撐。

建議制定鼓勵企業(yè)應(yīng)用自主技術(shù)產(chǎn)品的獎勵和補助政策、符合技術(shù)創(chuàng)新規(guī)律的新型科技機構(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，分類考核長期研發(fā)投入和產(chǎn)出，形成長期扶持、鼓勵創(chuàng)新、寬容失敗的考核機制，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新動力；引導(dǎo)企業(yè)從依靠過度資源消耗、低性能/低成本競爭模式轉(zhuǎn)向依靠技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新、實施差別化競爭模式，提升中國制造行業(yè)的國際競爭力。

圍繞重大裝備需求開展增材制造工藝變革專項技術(shù)攻關(guān)

圍繞國防重大戰(zhàn)略需求、國際前沿競爭需要，開展重大裝備發(fā)展的頂層設(shè)計，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，建設(shè)用戶牽頭、多元主體參與的協(xié)同機制并形成“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、檢測檢驗、標準等；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。

科技專項將重點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)擴散和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，推動國產(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)在大型飛機及無人機、航空/航天發(fā)動機、重型運載火箭、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。科技專項將重點引導(dǎo)增材制造技術(shù)在真實場景中的加速應(yīng)用及技術(shù)迭代，建設(shè)面向應(yīng)用對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、性能驗證、產(chǎn)品研制的實際需要；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，實質(zhì)性提升增材制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備的國產(chǎn)化能力及國際市場競爭力。

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)展趨勢與規(guī)律，立足國情實際與裝備需求，優(yōu)化頂層設(shè)計并統(tǒng)籌區(qū)域性增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。針對增材制造創(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，建議整合各地區(qū)的優(yōu)勢科技資源與先進制造產(chǎn)業(yè)鏈資源，高效推動“3D打印+”細分行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。圍繞世界級產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)目標，以京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)、中西部地區(qū)的增材制造產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢聚集區(qū)為基礎(chǔ)，推進增材制造技術(shù)與各地區(qū)優(yōu)勢產(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，形成具有國際競爭優(yōu)勢的中國增材制造產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。建議成立由管理部門、創(chuàng)新平臺、企業(yè)用戶共同參與的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈“雙鏈主”，在整機及關(guān)鍵功能部件、應(yīng)用創(chuàng)新方面提供必要支持，實施技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用示范，實現(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，支持深耕基礎(chǔ)零部件、材料、元器件、傳感器、工業(yè)軟件、專用裝備等細分領(lǐng)域，以差異化發(fā)展實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈提升。鼓勵各類企業(yè)采取投資入股、聯(lián)合投資等方式，與增材制造創(chuàng)新平臺開展深度合作，實現(xiàn)創(chuàng)新資源高效整合、創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。推動各領(lǐng)域的重點企業(yè)加大國產(chǎn)增材制造裝備、國產(chǎn)器件的應(yīng)用力度，推動軍民技術(shù)的一體化發(fā)展，以應(yīng)用創(chuàng)新促進能力提升。

（本欄目文章、觀點、數(shù)據(jù)摘編自《財經(jīng)》《中國經(jīng)濟報道》《中國工程科學(xué)》、經(jīng)濟觀察網(wǎng)、安邦智庫、賽迪智庫等）