我國增材製造行業進入快速發展階段

2026-04-09 10:57:34

　　“增(zeng)材(cai)製(zhi)造(zao)對(dui)於(yu)中(zhong)國(guo)製(zhi)造(zao)而(er)言(yan)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)，因(yin)為(wei)中(zhong)國(guo)企(qi)業(ye)的(de)製(zhi)造(zao)能(neng)力(li)很(hen)強(qiang)，但(dan)是(shi)產(chan)品(pin)的(de)開(kai)發(fa)能(neng)力(li)嚴(yan)重(zhong)不(bu)足(zu)，而(er)增(zeng)材(cai)製(zhi)造(zao)可(ke)以(yi)為(wei)我(wo)們(men)補(bu)足(zu)這(zhe)個(ge)短(duan)板(ban)，它(ta)可(ke)以(yi)用(yong)很(hen)短(duan)的(de)流(liu)程(cheng)對(dui)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)迭(die)代(dai)，做(zuo)出(chu)樣(yang)機(ji)並(bing)進(jin)行(xing)評(ping)價(jia)、分析，確定之後再進行生產。”近日，中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒談到我國增材製造行業發展時表示，增材製造（3D打印）最近幾年發展非常快，年增長率保持在20%～40%。其中，熔融沉積成型技術（FDM）尤其迎合了創客的需要和教育的需要，發展十分迅速。最近較為流行的光固化技術（SLA）也在產品開發中發揮了重要作用。

　　創新技術不斷湧現

　　“在金屬材料3D打印中，一個最重要的問題就是怎樣提高結構件強度。這就需要我們對3D打印理論進行研究。”盧lu秉bing恒heng表biao示shi，無wu論lun是shi鑄zhu造zao還hai是shi鍛duan壓ya，學xue術shu界jie一yi直zhi在zai研yan究jiu凝ning固gu學xue理li論lun，但dan是shi鑄zhu造zao和he焊han接jie中zhong熔rong池chi規gui模mo較jiao大da，需xu要yao在zai宏hong觀guan的de體ti積ji內nei來lai進jin行xing冷leng卻que和he凝ning固gu。而er在zai3Ddayinzhong，wulunshijiguangshuhaishidianzishu，rongchidoubijiaoxiao，conglilunshangfenxi，xiaoderongchichanshengdequexianbidingyexiao，suoyicailiaojiegoudeqiangdujiunenggoutigao。danshizenyangkongzhiyixiejinglideshengchangne？lubinghengjieshao，lengquesuduyingxiangjinglidedaxiao，tongshiyeyingxianglejiegouqiangdu。yinyongshuntaiqiangfeipinghengtaininggulilun，jinshucailiaode3D打印凝固時溫度梯度可提高1～2個數量級，細化了晶粒，提高了材料性能。3Ddayindejiegouxingnengyuanshengyuzhuzao，henduoxiangdangyuduanjian。danxianzaixueshujiehaimeiyounenggouwanquannongqingchuqiangfeipinghengtainingguxuezheyikexuewenti，duizengcaizhizaojiandeyinglifenxihaichuyushiyanjieduan，haibunengxingchenghenhaodelilunlaizhidaozheyiguocheng。

　　最近幾年，增材製造創新技術不斷湧現，比如麵曝光技術，應用光固化原理，材料可以像拉拔一樣快速成型，效率提高50倍～100倍。再比如一體技術金屬打印，實際上是用光固化的材料加上金屬粉末或陶瓷粉末進行打印，打印以後需要進行脫脂、燒結。

　　duidaxingjinshujiegoujianlaishuo，yongsicaijinxingronghuaduijikenengshigenghaodefangfa，tadenengyuanjikeyishijiguangde，youkeyishidianzishude，haikeyishidianhude，jiuxiangchuantongdedianhanyiyang。muqian，gaijishukeyizuodaochicundayu2米、5米甚至是8米。盧秉恒的實驗室團隊目前已經做到2米，且正在嚐試5米、6米的裝備。

　　其實，許多傳統製造技術都可以與3D打印技術相結合。例如鑄造技術，利用層層堆積的概念，用一層層薄層鑄造來形成3Ddayinxindejishu。lubinghengtuanduiyouyigezhuanlijiushizaimeiyicengzhuzaozhongcaiquduandadefangfalaitigaoqiangdu，zengjiajiegoucailiaodezhimidulaitigaoxingneng。tamenzuolehenduoduihanshiyan，renweizheshidaxingjiegoujiangaoxiaodezhizaofangfa，keyidadaomeixiaoshi5千克甚至10千克。

　　功能梯度材料受到重視

　　功能梯度材料和複合材料越來越引起3D打印行業的重視。盧秉恒介紹，功能梯度材料（FGM）是指材料的化學構成、微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)和(he)原(yuan)子(zi)排(pai)列(lie)由(you)一(yi)側(ce)向(xiang)另(ling)一(yi)側(ce)呈(cheng)連(lian)續(xu)梯(ti)度(du)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)使(shi)材(cai)料(liao)的(de)性(xing)質(zhi)和(he)功(gong)能(neng)連(lian)續(xu)地(di)呈(cheng)梯(ti)度(du)變(bian)化(hua)。將(jiang)材(cai)料(liao)分(fen)層(ceng)，不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)打(da)印(yin)在(zai)不(bu)同(tong)層(ceng)，就(jiu)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)表(biao)麵(mian)耐(nai)磨(mo)、耐腐蝕，裏麵高強度、renxinghao，zailimianzeshishusongdefengwozhuangjiegou，jiuxiangrentidegutouyiyang，zaizengqianggangxingdetongshiyoujianqingzhongliang。muqian，zhexiejishuzaihangkonghangtianlingyuyijingyoulezhongyaodeyongtu。

　　最近在互聯網醫療行業有一隻異軍突起的力量，哥倫布醫療器械批發釆購平台(www.91glb.com)，它以＂顛覆＂者的姿態在改變著行業規則，讓生意不在難做、讓釆購更簡單是它們的宗旨，同時使廠家、經銷商、醫院幾方共享互聯網紅利。

　　複合材料的應用也是一個非常重要的方麵。例如汽車、飛機和航天設備，都需要在減輕重量的同時保持高強度或高剛度，這時就可用到複合材料。纖維複合材料具有比強度高、比模量大、熱穩定性好、可設計性強、重(zhong)量(liang)輕(qing)等(deng)特(te)點(dian)。纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)包(bao)括(kuo)長(chang)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)和(he)短(duan)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)。長(chang)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)在(zai)車(che)身(shen)的(de)製(zhi)造(zao)方(fang)麵(mian)還(hai)存(cun)在(zai)許(xu)多(duo)技(ji)術(shu)難(nan)關(guan)，它(ta)在(zai)一(yi)些(xie)表(biao)麵(mian)較(jiao)展(zhan)開(kai)的(de)曲(qu)麵(mian)比(bi)較(jiao)容(rong)易(yi)製(zhi)造(zao)，但(dan)是(shi)在(zai)曲(qu)麵(mian)變(bian)化(hua)較(jiao)大(da)的(de)凹(ao)凸(tu)結(jie)構(gou)中(zhong)則(ze)較(jiao)難(nan)實(shi)現(xian)。這(zhe)時(shi)，也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)短(duan)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)或(huo)樹(shu)脂(zhi)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，達(da)到(dao)很(hen)好(hao)的(de)強(qiang)度(du)。

　　此外，溫度變化時界麵會發生什麼樣的變化；承載時界麵之間的作用力怎樣；3D結構形成的過程與正常工況、溫度環境和其他物理環境不一樣，會不會引起界麵內應力的增加而影響性能……這些都是需要進一步研究的問題。

　　應用場景呈現高端化趨勢

　　3D打印在各種高端製造領域得到了較大發展。

　　在航空航天領域，由於3D打印具有對複雜形狀零件的適應性，它可以把很多零件集成在一個零件上，應用這個優勢，火箭發動機零件個數可以減少80%，很多焊縫都可以用3D打印來實現，這樣能夠減少焊縫帶來的強度破壞以及其他可能發生的故障。

　　在醫療領域，3D打印對於實現精準醫療具有廣闊的應用前景，從影像診斷、三維數據設計、骨骼等結構打印到臨床手術，3D打印能夠實現個性化組織再生和修複。目前，3D打印在醫療器械製造和專業醫療輔助器械方麵的應用發展較為成熟。3D打印技術較為典型的醫療應用包括構建手術規劃模型、醫療培訓教學、手術導板、3D打印植入物以及假肢、助聽器等康複醫療器械。醫療器械領域可以充分發揮3D打印特性化的特點。2000年，盧秉恒團隊做了3D打印用於下額骨特性化替換的試驗，2018年2月，“個體化下頜骨重建假體”獲得國內首張個體化定製骨科內植物器械注冊證。

　　3Ddayinyongyujianzhulingyuyezaitansuojieduan。muqiandayindicengjianzhurijianchengshu，yingyongyuelaiyueguangfan。gaocengjianzhuhaiyouyidingdenandu，youdaiyucailiaodegaijinhecailiaodayingongyidefazhan。

　　盧秉恒認為，目前，我國3D打印在應用領域進展良好，但是在原創的裝備、原創的技術方麵與發達國家相比仍有較大差距，希望能夠通過多學科交叉，包括材料領域、信息領域、生物醫療領域的交叉來推動3D打印技術的創新。

　　3D打印未來發展趨勢

　　盧秉恒指出，3Ddayinmianlindetiaozhanzhuyaobaokuocongkongxingdaokongxingkongxing，conghongguandaoweina，congzhizaodaochuangzao，congdiqiudaotaikongyijiruheduoxuekejiaochatuidongjishuchuangxindengduofangmian。

　　“微納結構增材製造工藝與裝備”被科技部列為重大共性關鍵技術類項目，目標是以微機電係統、傳感器、微納光學、精jing密mi醫yi療liao器qi件jian等deng為wei應ying用yong對dui象xiang，開kai展zhan器qi件jian製zhi造zao應ying用yong實shi驗yan，形xing成cheng具ju有you重zhong大da應ying用yong前qian景jing的de新xin型xing功gong能neng器qi件jian原yuan型xing，實shi現xian具ju有you微wei納na特te征zheng的de三san維wei結jie構gou與yu功gong能neng一yi體ti化hua製zhi造zao。目mu前qian，智zhi能neng製zhi造zao需xu要yao很hen多duo的de傳chuan感gan器qi，在zai微wei電dian子zi工gong業ye製zhi造zao領ling域yu可ke能neng需xu要yao上shang百bai萬wan件jian，但dan是shi在zai某mou些xie定ding製zhi化hua領ling域yu，隻zhi需xu要yao少shao量liang、多批度的傳感器，這時3D打印就能發揮重要作用。3D打印具有能夠製造複雜形狀的優勢，它可以對產品結構進行改造、進行再設計，使很多零件結合成一個零件。

　　盧秉恒認為，未來，3D打印的發展趨勢集中在以下幾方麵：

　　第一，3D打印產業將逐漸成為各行各業產品開發的利器。今後5～10年，也許各個領域都會用3D打印技術開發自己的產品和裝備。

　　dier，congpiliangshengchanzouxianggexinghuadingzhi。zhizaoyemuqianshidapiliangshengchan，eryaofazhangexinghuadingzhi，zengcaizhizaojiangfahuifeichangzhongyaodezuoyong。muqian，guojiayaopinjianguanbumenfeichangzhongshidingzhishizengcaizhizaoyiliaoqixiedefazhan，yijingdui《定製式增材製造醫療器械注冊技術審查指導原則（征求意見稿）》進行了多次研討。在個人消費品領域，海爾集團等公司也在嚐試通過設計師和用戶的網絡交互來進行個性化產品的設計。

　　第三，大型企業跨界介入，促進行業發展。例如GE公司，用3D打印技術革新了汽車發動機的零件。他們還專門成立了增材製造公司，並投入大量資金來進行研發活動。

　　第四，標準研究引領發展。目前，3D打印行業中標準不夠完善是製約發展的一個因素，目前很多低端、高端產品混在一起，用戶辨識不清，發展中出現了“劣幣驅逐良幣”、同質化、低價位競爭等現象。標準的完善必須引起有關部門的高度重視。

　　盧秉恒描畫了增材製造發展的路線圖——在技術發展方麵，從3D走向4D，從4D走向5D，所謂5D就是生命可降解組織和發展因子聯合，打印出來的器械能夠成就器官再創技術，如人工心髒、人工肝髒；在應用發展方麵，逐步從20世紀的產品原型走向3D打印開發，再走向批量生產；在成型材料方麵，從樹脂發展到金屬材料、複合材料，再到生物活性材料；在產業發展方麵，從裝備發展到各個領域，再發展到尖端科技；在參與者方麵，正在從科技界走向企業界，金融機構也在嚐試應用3D打印技術，將來會有越來越多的創客用3D打印技術完成他們的奇思妙想。

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