在2016年柏林航空展上，空中客車公司（sī）（Airbus）推出（chū）了全球第一架3D打（dǎ）印飛機Thor。該飛機機身全長（zhǎng）3.9米，重量僅約21千（qiān）克（46磅），其中的非電子（zǐ）部分，諸如推進（jìn）器（qì）、起落裝置等均采（cǎi）用綿綸製造。在飛機製造應用3D打印（yìn）技術後，可以節約燃料，減（jiǎn）少（shǎo）普通飛機製造所（suǒ）產生的垃圾，從而達到保護環境的目的。3D打印技術經過20多（duō）年的發展，已先後進入航天航空（kōng）、建築、醫療等領域，在（zài）降（jiàng）低成本、節約能源和創（chuàng）新製（zhì）造方麵發揮了巨大作用（yòng），未來其應用範圍還（hái）會更加廣闊（kuò）。

 

 

增材製造技術是20世（shì）紀80年代（dài）後期發（fā）展（zhǎn）起來的新型製（zhì）造（zào）技術。增材製造技術過（guò）去也被稱為“材料累加製造”、“快（kuài）速（sù）原型”、“分層製造（zào）”、“實（shí）體自由製造”和“3D打印技（jì）術”等。廣義地講，以（yǐ）三維CAD設計數據為基礎，將材料（包括（kuò）液體、粉材、線材或塊材等）自（zì）動化地累加（jiā）起來成為實體結構的（de）製造（zào）方法，都可視為增（zēng）材製造技（jì）術。相對於以車銑刨磨為代表的減材製造和以鑄鍛焊為代表（biǎo）的增材製造技術，其發展時（shí）間短但潛力巨大。它從原理上解決了傳統製造技術受結構（gòu）複雜性製約的難題，實現從材（cái）料（liào）微觀組織到宏觀結構的可控製造，引領製造技術向“設計—材料—製造”一體化方向發展。

 

 

增材製造的技術（shù）特點在（zài）於不需（xū）要傳統的刀具、夾具及多道加（jiā）工工序，利用三維設計（jì）數據在一（yī）台設（shè）備上可快速而精確地製造出任意複（fù）雜形狀的零件，從（cóng）而實現“自由製造”，解決許多過去難以（yǐ）製造的複（fù）雜結構零件的（de）成形問題，並有效減（jiǎn）少了加工工序，縮短了加（jiā）工（gōng）周期。其（qí）優勢表現在：

 

①適合複雜結構的快速製造，可製造傳統製造技術難加（jiā）工（如自由曲麵葉片、複雜內流道等）甚至是無法加工（如立體柵格結構、內（nèi）空結構等）的複雜結構，在航空航天、汽車/模具及生（shēng）物醫療等領域具有廣闊的應用前景。

 

②傳統（tǒng）大規模、批量生產需要做大量的工（gōng）藝技術準備，以（yǐ）及大量的工裝、設備和刀具等製造資源準備，增（zēng）材製造（zào）技術在快速生產和靈活性方麵極具優勢，適合珠寶、人體器官、文化（huà）創意等個性化產品（pǐn）定製生產、小批（pī）量生產，可大幅降低個性化、定製生（shēng）產和創新（xīn）設計的製造成本。

 

③適合高附加值產品（pǐn）製造。目（mù）前，增材製造技術主（zhǔ）要應用於航空航天（tiān）、生物醫（yī）療等高附加值產品大規模生產前的研發與設計（jì）驗證以及個性化製造。

 

 

世界科技強國和新興（xìng）國家都將增材製造技術作為未來產（chǎn）業發展（zhǎn）新的增長點加以培育和支持，以搶占未來科技（jì）產業的製高點（diǎn）。2012年（nián）美國提出了“重振製造業”戰略，將（jiāng）增材製造列（liè）為第一個啟動（dòng）項目，成立了國家增材（cái）製造研究院（NAMII）。美國政府將（jiāng）增材製造技術作為（wéi）國家製造業發展的首要戰略任務給予支持。歐盟國（guó）家（jiā）認識到增材（cái）製造技術對工業乃至整個國家發展的重要作用及巨大潛力，紛紛加大支持力度。德國政（zhèng）府在“高（gāo）技術戰略2020”和“工業4.0”等綱領性文件中，明確支持包括激光增（zēng）材製造在內的新一代革命性技術的研發與創新。

 

澳大利亞政府倡導成立增材製造協同（tóng）研究中心，促進以（yǐ）終端客戶驅動的協作研究。新加坡（pō）政府在2013年財政預算（suàn）案中宣布，將5億美元（yuán）的資金用於發展增材製造技術。日（rì）本政（zhèng）府在（zài）2014年（nián）預算案中（zhōng）劃撥了40億日元，由經濟產業省組織實施以增材製造技術為核心（xīn）的製造（zào）革（gé）命計劃。2014年6月，韓國政府宣布成立增材製造（zào）工業發展委員會，批準了一份旨在使韓國（guó）在增材製造領域爭取領先位置的總體（tǐ）規劃。增材製造的發展正在帶（dài）動世界新一輪的科技和產業競爭。

 

2013年美國麥肯錫谘詢公司發布（bù）的《展望2025》報告中，將增材製造技術列（liè）入決定未（wèi）來經（jīng）濟的12大顛覆技術之一。增（zēng）材製造（zào）技術通過材（cái）料、激光、信息、工（gōng）藝、裝備（bèi）和（hé）應用的交（jiāo）叉融合，突破製造工藝約束，向智能化、定製化、服務化方向拓展，解決（jué）傳統（tǒng）製造技（jì）術無法解決的（de）複雜結構快速製造問題。增材製造技術在（zài）航空航天、生（shēng）物醫（yī）療、汽車、消費電子（zǐ）、文化創意等領域有巨大的發展空間，將給（gěi）製造技術帶來革命性變革，成為創新和創業的銳利工具。

 

增材製造技（jì）術為（wéi）我國製造業發展和升級提供曆史性機遇（yù）。改（gǎi）革開放30年來，我國（guó）成（chéng）為製造業大國。但是，製造業生產能力過（guò）剩、產品創新開發能力嚴重不足，已經成為製約我國製造業發展的瓶頸。促進創新和創業是未（wèi）來我們的（de）核心（xīn）任務，而增材製造技術恰（qià）好為創新（xīn）和創業開辟了巨大空間。

 

增材製造技術為創（chuàng）新開（kāi）拓了巨大（dà）空間。3D打印適合應用於複雜形狀結構、多品種小批量的製造，使（shǐ）設計擺脫了傳統技術的約束，給創新設計釋放了（le）巨大的空間，同時可提高新產品的研發（fā）速度。增材製造技術為創業提供了無限商機。增材（cái）製造帶來集散製造的嶄新模式，即通過網絡平台，實現個（gè）性化訂單、創客設計、製造（zào）設備這一生產模（mó）式，可以有效實現社會資源的最大限（xiàn）度發揮，為全民創業提供技（jì）術（shù）支撐。

 

在（zài）促進（jìn）學科交叉（chā）革命性發展上，發展微型冶金實驗平台，應用於材料基因研究，創造新（xīn）合金（jīn）材料。通過細胞打印、組織工程、基因打印等手段，發展器官再造。通過建設幹細胞試驗台，快速高效（xiào）進行幹細胞（bāo）誘導實驗，實現生命學科躍進式發展。增材製造技術也為我國製造業發展和升（shēng）級帶來重大機遇（yù）。我國製造業發展的瓶頸是製造業生產能力過剩而產品開發能力嚴重（chóng）不足。將增材製造（zào）在各個領（lǐng）域推廣應用，是發展高技術的（de）服務業、調整製造業結構和促進製造業（yè）由大變強（qiáng）的重要手段。

 

增材製造技術近年來無論是在基礎研（yán）究、關（guān）鍵技術還是產業發展方麵都取得了飛速發展。在基礎研究（jiū）方麵，新工藝、新原理、新材料和新應用不斷湧現，4D打印、太空3D打印、電（diàn）子3D打印、細胞3D打印（yìn）、食（shí）品3D打印、建築打印等新概念不斷出現，從（cóng）傳（chuán）統（tǒng）的（de）製造業向社會的（de）各個領域發展。2014年全球增材製造設備與服務增長35.2%，其（qí）中桌麵3D打印機保持高速增長，增長率為92.5%。

 

增材製造技術呈（chéng）現出從工業品向消（xiāo）費品發展的高速增長勢頭。互聯網下萬眾創新產業模式雛形已經呈（chéng）現。新材料與新工（gōng）藝是增材製造技術保持（chí）活力並持續發展的核心動力（lì）。隨著增材製造工藝的發展，其所使用材料從最開始的液態（tài）光敏（mǐn）樹脂，擴展到種類繁多的工程塑（sù）料、金屬粉體材料，並且逐漸成熟，開展應用。增（zēng）材製造工藝的發展依托於能源、材料及其（qí）交互方式（shì）的創新，涉（shè）及機械、材料、物理、力學等多學科交叉領域。未（wèi）來，基於金屬材（cái）料、非金屬（shǔ）材料、生物材料等體係的增材（cái）製造工藝技術與裝備是發展和應用的主要方向。

 

 PEEK 材料定製化顱骨替（tì）代物

 

我（wǒ）國3D打印技術的起步時間僅比歐美（měi）晚3～5年，擁（yōng）有幾支處於國際先進水平的研究團隊（duì），他們都已經致力於3D打印研究20多年。我國的3D打印技術中，高性能大型金屬激光直接製造技術處於世界領先水平，相關技術已應用於新型（xíng）飛機研製，顯（xiǎn）著提高了我國（guó）飛機研製速（sù）度。我國率先在大尺寸激光選區燒（shāo）結和選區熔化設備中采用（yòng）多光束掃描（miáo）技術，取得顯著進步。率先製造定製（zhì）化骨替（tì）代物並（bìng）應用於臨床，在（zài）生（shēng）物組織製造和醫學應用方麵走在國際前列。在產業化方麵，我國近年來增材製造相關企（qǐ）業迅猛發展，增材（cái）設備擁有（yǒu）量於2014年趕超德國，以9.2%列第3位，設備產量僅次於美國排（pái）第2位。但從國家整體水（shuǐ）平來看（kàn），我們在創新能力、產業（yè）鏈構建、資金投入、人才培養和社會普及方麵與先進國家還有很大的差距。在（zài）未來，需要在增材（cái）製（zhì）造技術上繼續加大（dà）投入，通過（guò）增（zēng）材製造技術服務促進（jìn）我國製造業轉型，支撐我國從“製造大國”向“創造大國”轉變。