全球增材製造市場規模正逐年增加，作為新興的革命性技術，世界各國都在加緊利用。目前中國增材製造技術的研發已有一定領先性，加上中國本就是製造業大國，未來增材製造技術將有更廣闊的發展空間。
張雲飛
最近，提到製造業的創新技術，就不得不提增材製造，即俗稱的3D打印技術——它並非新生事物，卻在製造業轉型升級的背景下，日益成為世界關注的焦點，一個不可忽視的發展突破口。
日前發布的2018年“全球創新風向標”報告顯示，83%的受訪中國企業高管、63%的全球企業高管認為，增材製造能夠促進業務發展，在所調查的創新技術中排名第一。這項調查報告由美國通用電氣（GE）公司委托獨立調查公司Edelman Intelligence進行，通過電話訪談了20個國家和地區的2090位公司高級主管。
在中國，一些複雜的大型心髒手術中，醫生用術前3D打印技術結合虛擬技術，更精確地了解病人病情，大大縮短手術時間；在美國得克薩斯州，一台巨型3D打印機，能在一天內打印出一套60平方米的房屋，造價僅一萬美元；在荷蘭東南部城鎮海默特，人們用3D打印技術造了一座長8米的橋，這是世界首座3D打印混凝土橋梁……
2017年年底，工業和信息化部、國家發改委等十二部門印發《增材製造產業發展行動計劃（2017-2020）》，明確提出到2020年我國增材製造產業年銷售收入超過200億元，年均增速在30%以上。
增材與增效
3D打印，顧名思義就是可以打印出3D的、立體的物品。我們日常辦公用的普通打印機可以理解為2D打印機，其打印材料是墨粉。3D打印機的打印材料則是塑料、金屬、陶瓷、尼龍等，通過計算機控製把打印材料一層層疊加起來，最終把三維模型變成實物。
3D打印的內容既可以是人物頭像、玩具汽車、鞋、衣服等相對簡單而小型的物件，也可以是飛機、汽車零部件等精密構件，甚至還能是房子、橋梁等大型建築，或者人體組織等複雜對象。
增材製造相對於傳統的車、銑、刨、磨這種對原材料進行切削、組裝的減材製造來說，是一種創新型的製造技術，這使得過去受到傳統製造方式製約而無法實現的複雜結構件製造成為可能。
近幾年，隨著增材製造技術的不斷突破，在國家政策的支持下，該技術與各個行業的應用結合度很高，可以說它正在逐步改變和影響著我們的生活。
增材製造技術具有快速成型、材料利用率高、自由製造、複雜製造及結構強度高等特點：
快速成型。車企在新產品更新換代時，前期模具需要工人反複打磨，調整後開模，如開模失敗損失至少數百萬元。一家車企平均每年花在模具上的費用在2億元人民幣左右，還不保證車型換代成功。而利用增材製造技術先設計出3D模型，然後直接打印出樣品，如果不合適再調整，合格後再大規模製造，這大大縮短了研發周期，且降低了研發成本。飛機研發也是如此，比如美國波音公司通過3D建模和增材製造將原先3年的新機型研發周期縮短為半年，研發的成本也隻有原先的20%。
材料利用率高。增材製造技術從無到有製造物體，幾乎不產生材料的浪費，而傳統的減材製造，會造成一部分材料和邊角料的浪費。
實現自由製造、複雜製造。增材製造技術不需要傳統的刀具和夾具以及多道加工工序，在一台設備上可快速精密地製造出任意複雜形狀的零件，從而實現了零件“自由製造”，解決了許多複雜結構零件的成型，並大大減少了加工工序。
成型件結構強度高。使用增材製造技術生產的部件，組織細密而均勻，激光成型的某些零件，超過或等同於鍛件的性能，抗疲勞強度比鍛件高32%～53%。例如某航天器鈦合金零部件，使用增材製造生產的成品隻有0.5千克重，卻可承受100千克的壓力。
應用和可能性
增材製造技術憑借其優勢，能有效解決傳統技術無法克服的難題，目前正廣泛應用於航空航天、船舶、汽車、醫療、文化、教育等領域。
2016年5月5日在上海首飛成功的大型客機C919在研發和製造過程中，運用了增材製造技術以及特殊金屬材料來製造客機的零部件，其中C919客機中央翼緣條長達3米，是大型增材製造鈦合金構件，傳統加工鍛件毛坯重達1607千克，而利用增材製造技術製造的精坯重量僅為136千克，材料節省了91.5%，從而降低飛機的結構重量，延長其使用壽命，且提高燃油的經濟性。
美國通用電氣（GE）公司的渦槳發動機，三分之一的零部件采用增材製造，由855個常規製造零件減少到12個增材製造零件。複雜性的降低加快了生產速度，重量減少5%，動力提升10%，能源消耗減少20%。
汽車行業是除了航天航空外應用增材製造最為密集的行業之一，2012年梅賽德斯-奔馳就開始利用增材製造技術為汽車製造零部件，並且每年都會用增材製造技術打印10萬多套原型零件。福特、寶馬、蘭博基尼、大眾等幾乎所有的整車廠都在持續探索增材製造帶來的“無限可能”。
增材製造技術還在臨床醫療領域得以應用。利用CT、MRI或內窺鏡得到患者病痛部位模型數據，用增材製造技術打出模型，使醫生能夠更直觀地了解病情特點，提高手術成功率，這種增材製造技術方案主要用於高難度的手術，在術前進行演練可以在正式手術時更準確，縮短手術時間，減少出血量。另外，增材製造植入物在骨科運用得比較多，比如人工關節置換、人工椎體等。
可以看出，增材製造這一創新技術已滲透進我們日常生活的方方麵麵。隨著增材製造應用日益普及和深化，其將為各行業的生產和製造流程帶來變革性影響，越來越多的企業也將使用增材製造技術進行產業升級和技術轉型，這就是增材製造成為創新技術新熱門的原因。
各國優勢
全球增材製造的市場規模正逐年增加，作為新興的革命性技術，世界各國都在加緊利用。
在美國，工業行業應用加快步伐，特別是在工業級的FDM打印機需求量比較大，以塑料聚合物為原材料的增材製造設備的使用不斷增長，這些市場的擴張帶來了設計師和創客的大量湧現，開啟了設計思維的新空間。在醫療領域的增材製造技術發展也促使新的法律、規範的產生，比如FDA批準的材料和工藝，也將出台相關的法律規範和標準。
在德國“工業4.0”的積極推進過程中，增材製造呈現出快速發展的態勢，目前在德國使用增材製造技術的公司比例已經達到37%，計劃使用增材製造技術的比例有12%。知名汽車製造企業大眾、戴姆勒、寶馬，以及電子行業的西門子，航空航天工業的空客等，均使用增材製造技術來幫助其進行新產品的研發和生產。
俄羅斯在增材製造的某些技術上有顯著優勢，著名的光纖激光器供應商IPG Photonics公司就來自俄羅斯。由於激光和3D打印機之間的特殊聯係，俄羅斯企業在這一領域占據了全球戰略性地位，如粉末床熔融技術、直接金屬激光燒結技術（DMLS）和選擇性激光熔化成型技術（SLM）等。俄羅斯是一個軍事大國，增材製造技術在飛機3D零部件、衛星、軍用直升機、無人機以及核能等多個領域有了很大的突破。
日本增材製造技術也發展迅猛，作為實業大國，日本工業基礎雄厚，目前在醫學、汽車、動漫等領域應用比較深入。
增材製造在中國
中國增材製造技術經過多年發展，已形成以高校為主體的技術研發力量布局，若幹關鍵技術取得重要突破，產業發展開始起步，形成了小規模的產業市場，並在多個領域成功應用，為下一步發展奠定了良好基礎。
以高校為主體的技術研發力量正在形成。清華大學、西北工業大學、北京航空航天大學、西安交通大學、華中科技大學等高校相繼開展增材製造技術研究，成為中國研發增材製造技術的主力，相繼成立了西北工業大學凝固技術國家重點實驗室、華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室、西安交通大學製造係統工程國家重點實驗室等。
此外，中國的金屬增材製造技術世界領先。雖然在增材製造技術上，中國起步較晚，但在科技人員的努力下，已取得了一大批重要研究成果，特別是在高性能金屬零件激光直接成形技術方麵取得重大突破，技術水平達到世界領先，攻克了金屬材料增材製造的變形、翹曲、開裂等關鍵問題，成為首個利用選擇性激光燒結（SLS）技術製造大型金屬零部件的國家。
中國已初步形成小規模產業化市場，依托院校及科研院所的研究成果，已湧現出一批增材製造設備與服務企業。目前，中國增材製造相關企業有數千家，產值規模接近100億元。
目前，隨著關鍵技術的不斷突破，中國增材製造技術的應用取得了突破性進展，比如在研製殲-15、殲-16和殲-31等戰鬥機過程中，金屬增材製造技術被用來打造鈦合金主體結構；中國國產大型客機C919的中央翼緣條、主風擋窗框使用的也是增材製造技術，這項技術顯著降低了生產成本，節約了時間。
目前，中國增材製造技術的研發已有一定領先性，加上中國本就是製造業大國，未來增材製造技術將有更廣闊的發展空間。
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