導語：我國發展增材制造技術起步不晚且已取得較大進展，形成了較好的基礎，但我國增材制造產業尚未形成材料-工藝-裝備-應用完整的科研和制造的完整產業鏈。根據對我國增材制造產業化前景的判斷，直面其發展過程中的問題，采取國家主導、市場推動的方式，加快發展增材制造技術與產業，才有可能搶占產業制高點。

增材制造（3D打印）技術是通過CAD設計數據采用材料逐層累加的方法制造零件的技術，相對于傳統的材料去除（切削加工）技術，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。

世界科技強國和新興國家都將這一技術作為未來產業發展新的增長點加以培育和支持，力爭搶占未來科技和產業的制高點。

美國在國際金融危機爆發后，將發展增材制造技術作為重振制造業的*個政府科技計劃。美國總統奧巴馬提出用原先一半的時間、一半的費用完成產品開發，以保持美國作為世界創新“發動機”的地位。2012年8月，奧巴馬以“我們不能再等待了”為主題，宣布實施增材制造技術計劃項目，還在2013年初的國情咨文中多次強調增材制造技術的重要性，稱其將加速美國經濟的增長。

歐盟國家認識到增材制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。德國于2008年成立了增材制造研究中心（DMRC），西門子等公司為該中心提供資助。德國在金屬零件增材制造方面處于全球*地位，占總市場份額的50%以上。英國在“未來高附加值制造技術展望”報告中把增材制造技術作為提升國家競爭力、應對未來挑戰亟須發展的22項先進技術之一，且自2011年開始持續增加增材制造技術的研發經費。目前，已在四所大學建成四個增材制造研究中心。法國增材制造協會（AFPR）致力于增材制造技術標準的研究和增材制造技術的應用。

澳大利亞政府宣布支持一項航空航天領域革命性的項目“微型發動機增材制造技術”。

日本較早就開始重視增材制造技術，積極領導企業發展。從1988年到2011年，日本各增材制造設備廠商共銷售了1825套設備。新加坡2013年財政預算案宣布，政府將在五年內投資5億美元，以提高國家的先進制造業，包括讓增材制造行業迅速崛起。

2011年南非增材制造技術快速發展。增材制造設備在南非的數量翻了一番，而且囊括了從低端到高端的所有類型產品。南非增材制造委員會制定了增材制造技術可持續發展的行動計劃，力圖使南非成為非洲各國技術引進的門戶。

自上世紀90年代初，我國也開展了增材制造技術相關研究，形成了以高校和科研院所為研發力量、高校派生企業為產業化主體、航空和醫療應用為主要領域的發展格局。目前主要設備已形成了產業化，廣泛應用于醫療、航空航天、汽車、軍工、模具、電子電器、造船等行業。在全國已建立了20多個服務中心，從模具設計、制造到新產品開發開展了多方位的服務，推動了我國制造技術和制造業的發展。特別在航空領域取得了較大進展，*典型的應用是在殲15艦載機的飛機研制過程中，顯著提高了飛機研發速度。在醫學領域我國較早開展了有關工作，2001年就有實施國際首例增材制造技術頜面個性化修復的案例。

我國發展增材制造技術起步不晚且已取得較大進展，形成了較好的基礎，但在基礎研究、產業化發展、工程應用和推廣應用方面與美歐發達國家相比還有很大差距。我國增材制造技術與產業尚未形成材料-工藝-裝備-應用完整的科研和產業鏈。材料的基礎研究、材料的制備工藝以及產業化方面與國外相比存在相當大的差距。很多增材制造工藝裝備國內都已研制成功，但智能化程度低于國外先進水平。我國大部分增材制造裝備的核心元器件還主要依靠進口。

我國增材制造產業化前景

增材制造技術作為一項正在發展中的制造技術，其成熟度還遠不能同金屬切削、鑄、鍛、焊、粉末冶金等制造技術相比，還有大量研究工作需要進行，包括激光成形專用合金體系、零件的組織與性能控制、應力變形控制、缺陷的檢測與控制、先進裝備的研發等，涉及到從科學基礎、工程化應用到產業化生產的質量保證各個層次的研究工作。

增材制造技術代表著制造技術發展的趨勢，滿足社會多樣化需求，優勢在于制造周期短、適合單件個性化需求、大型薄壁件制造、鈦合金等難加工易熱成形零件制造、結構復雜零件制造，在航空航天、醫療等領域，產品開發階段和創新教育上具有廣闊發展空間。

增材制造技術向著如下幾個方向發展：（1）向日常消費品制造方向發展；（2）向功能零件制造發展；（3）向智能化裝備發展；（4）向組織與結構一體化制造發展。

增材制造技術的應用，為許多新產業和新技術的發展提供了快速響應制造技術。例如，在生物假體與組織工程上的應用，為人工定制化假體制造、三維組織支架制造提供了有效的技術手段。在汽車車型快速開發和飛機外形設計上應用增材制造技術，加快了產品設計速度。國外增材制造技術在航空領域應用量超過12％，而我國的應用量則非常低。增材制造技術尤其適合于航空航天產品中的零部件單件小批量的制造，具有成本低和效率高的優點，在航空發動機的空心渦輪葉片、風洞模型制造和復雜精密結構件制造方面具有巨大的應用潛力。

增材制造技術制造高性能鈦合金零部件是打造高附加值鈦及鈦合金產業的一個重要方向，在大型客機、*汽車以及生物醫用等鈦合金零部件市場有廣闊的市場前景，據不完全統計，C919飛機的中央翼肋、機頭窗框、襟縫翼滑軌等重要承力鈦合金部件，年市場規模12億元左右；石油化工、航空發動機、汽車用各類鈦合金及TiAl葉片、葉盤、閥體等復雜零件，年市場規模3.6億元左右；而生物醫用植入體產業更為巨大，據不完全統計市場規模產值約150億元左右。

我國增材制造產業化過程中的問題

我國增材制造的產業化過程中目前面臨的主要問題是：

（1）原材料。增材制造工藝中采用的原材料有液態光敏樹脂、高分子顆粒、金屬粉末等，雖然各種材料在我國國內均有生產商，但是市場上大部分增材制造用原材料需從國外進口，價格昂貴。例如，用于光固化成形的光敏樹脂進口價格在1500元/公斤左右，國產價格為800元/公斤左右，但是國產樹脂性能（成形精度、成形件力學性能等）距國外同類產品還有一定的差距。在高品質球形鈦及鈦合金粉末方面，以美國、德國、俄羅斯為代表的發達工業強國擁有多種鈦及鈦合金球形粉末制備技術，包括先進的氣霧化技術（GA技術）、旋轉電極霧化技術（PREP技術）以及等離子球化技術等，開發的球形鈦及鈦合金粉末不僅滿足傳統近凈成形工藝的要求，而且滿足增材制造等新型近凈成形工藝的新要求，粉末粒度可達d50≤74μm，已經形成了具有高附加值的稀有金屬粉末產業。我國在球形鈦及鈦合金粉末起步于上世紀80年代，經過幾十年的發展，國內的有關科研單位自主開發出了PREP裝備及技術，生產的球形鈦及鈦合金d50≈150μm，只是初步滿足了增材制造技術的要求。但是對于采用鋪粉工藝的增材制造技術所需的細粒徑的球形鈦合金粉末還是主要依賴進口。由此可見原材料的缺乏將會限制我國增材制造技術的推廣及產業化發展。

（2）增材制造裝備及關鍵元器件。根據Wohlers 2012年報告中提供的數據，我國增材制造裝備安裝量占全球8.6%，裝備生產量占全球3.6%，這意味著我國作為一個制造業大國，增材制造裝備及其生產能力遠遠落后于歐美發達國家，由于增材制造的應用水平是未來衡量一個國家創新能力水平的重要方面，我國如不加快裝備研發，差距將會進一步拉大；限制增材制造裝備生產力的一個重要因素是關鍵元器件，如激光器、掃描振鏡、精密光學器件等大部分均依賴進口，激光器市場被如IPG、DPSS、AOC等國際企業占有，掃描振鏡市場則主要被德國Scanlab公司占有，進口元器件昂貴的價格直接影響我國增材制造裝備價格水平，阻礙了工藝推廣和產業應用，裝備及關鍵元器件的國產化是實現我國增材制造領域產業化發展的關鍵。

（3）設計、工藝與控制等軟件系統。在國內增材制造行業，控制軟件由設備制造商針對設備獨立開發，而數據處理軟件在很大程度上依賴國外專業軟件。部分廠家依托科研院所進行自主研發，部分國內廠商選擇和國外軟件提供商聯合開發。

相對于國內依托科研院校進行研發，缺乏專業軟件公司參與的現狀，國外的軟件很多由專業的軟件公司來完成，擁有完善的開發流程，甚至個人開發的軟件，在易用性、文檔完備性、網絡支持、響應速度、社區維護方面，都比國內公司更為規范，需要國內的設備制造廠商和專業的軟件研發廠家聯合努力改變這種現狀。

（4）增材制造產業鏈。增材制造技術是一門綜合機械、光學、控制、計算機、材料等多門技術的先進制造技術，整個產業鏈包含機械制造、高性能激光器、高性能振鏡掃描系統、數字控制、圖形圖像處理軟件、材料等多個環節的研發和生產。還包含上游的數字化三維數據的采集和設計，下游的增材制造技術的廣泛應用。所有這些結合起來，組成了整個增材制造技術的完整產業鏈。

如上所述，我國在增材制造技術的產業鏈上，還有幾個關鍵的地方沒有獲得核心的技術成果，尚未完善。如果要做大、做強增材制造產業，在進行新技術開發的同時，要進一步完善增材制造產業從產品設計、原材料、關鍵元器件、裝備、應用、服務等各個環節，從產業鏈的各個環節上加強關鍵技術的研發和生產，打通產業鏈上各個環節的壁壘，從而從各個環節上發現新的商機，促進我國增材制造技術及產業的大發展。

除了技術創新，增材制造的產業化道路上還應重視產業模式和商業模式的創新。我們要明白，增材制造技術并不是*的，它真正的魅力在于制造出傳統制造業所不能完成的工作或很難做的工作，它可以克服傳統制造方法的很多缺陷，但是并不能代替傳統制造方法，它可以對傳統制造方法進行補充、改造和提升。

要找到我國增材制造的比較優勢，要大力促進我國增材制造技術及產業的發展，就需要真正打開國內的增材制造技術應用市場，只有應用獲得了極大的發展，才會促進增材制造技術研發、設備、材料及服務的飛速發展，使產業能夠落地，產值能夠做大，改變目前增材制造技術及產業發展過程中“叫好不叫座”的尷尬局面。

加快我國增材制造技術及產業發展的對策與建議

目前世界工業發達國家已經或正在制定增材制造技術的戰略規劃。考慮到增材制造技術具有跨學科交叉、綜合集成的特點和對經濟社會發展的深刻影響，為了盡快縮小與發達國家的差距，建議未來十年我國實施“統籌規劃、重點突破、面上推廣、人才培訓、專項帶動、協同創新、規制有度”的戰略方針，采取國家主導、市場推動的方式，加快發展增材制造技術與產業。

統籌規劃。為適應并促進我國增材制造產業健康有序地發展，由國務院主導，組織有關部門盡快制訂國家層面的增材制造產業發展戰略，并將增材制造產業作為振興制造業的新型戰略性產業，納入《中國制造2025》規劃，明確增材制造產業發展的宗旨、中長期目標、推進步驟、重點支持領域、政策舉措和實施保障機制。

重點突破。明確重點，集中突破，在較短時期內，力爭在幾個領域進入世界前列。針對國防裝備、社會民生、支柱產業和未來需求，建議以航空航天產品高效研制、醫學組織器官定制化制造、汽車及其發動機創新開發、微納器件三維制造四個方面為重點，集中力量研究解決這些應用中的增材制造關鍵技術、應用推廣和產業化示范，并期望在較短時期內居于世界先進水平。其中尤其要將航空航天產品高效研制作為重中之重，爭取率先實現突破。支持可控自組裝（Self-Assembly）（4D打印）系統及其功能化的基礎研究，為可控自組裝 的產業化提供理論支撐和技術支持。

面上推廣。建立區域服務產品創新中心，發展眾創空間等新型創新服務平臺，建設新常態下的增材制造創新生態，支持中小企業提升研發能力，形成社會創新環境。加強人才隊伍建設，完善裝備技術條件，創新技術服務機制，按市場規律為社會各界提供服務，大力推進增材制造技術在各行各業的應用，幫助中小企業技術進步。同時帶動文化創意產業、創新教育行業發展，實現增材制造技術的社會化普及與應用，提升整個社會的創新能力。面上的廣泛應用，將極大推動增材制造技術與產業的發展，從而使之成為迅速壯大的新興產業。

培育與增材制造技術相關的消費品市場。市場的形成也會帶動增材制造技術本身的發展。

動員地方政府和民間資本特別是風投企業支持與增材制造技術相關的初創企業和中小企業，放寬對增材制造技術眾籌（Crowdfunding）的限制，注意培育相關的產業鏈。

人才培養。在初等教育中引入簡易的增材制造CAD文檔、3D打印機，讓學生盡可能早地接觸三維制造物，激發其對增材制造技術的興趣，提高其立體認知能力、培養三維的創造力。（美國為了在初高中普及增材制造設計及制造物品的知識，計劃在1000所高中配備包含3D打印機在內的工作機械。民營企業也開始實施在美國的包括中小學在內的所有公立學校引入3D打印機的措施。）

由于增材制造涉及到機械制造、信息技術、數字化設計等方面的專業知識，故建議高校開設相關專業，培養"制造+信息技術"與"設計 +制造技術"的復合型人才，以適應增材制造產業發展對專業人才的需求。

專項帶動。國家設立支持增材制造技術的科技專項或專門計劃，加大財政投入，給予專項支持。國家計劃的主要任務有四方面：研究共性技術與標準；建立研發中心和創新聯盟；實施重大工程應用；推進社會市場化服務。

協同創新。加強產學官合作，建立科研、應用和產業快速轉化橋梁/通道，實現科技推動生產力發展。建立多學科交叉的科研體系，加強源頭創新，開展科技、產業、社會的融合研究。建立穩定的研發平臺，在具有良好科研、產業化和應用基礎的地區建立協同研發中心。中心集中全國優勢資源，開展創新研究，為產業化提供原創成果和產業化技術。通過技術與產業協調，推動產業化發展。

規制有度。為保障增材制造產業良性發展，政府應對某些違法、違禁的增材制造生產相關的信息和產品的銷售、傳播、使用嚴加監管,特別應明確禁止利用增材制造技術制造武器和毒品等違禁品。鑒于增材制造產業在我國尚處于發展階段，亟須吸引、鼓勵更多的初創企業、創客和個人3D打印機用戶加入增材制造技術的研發、應用和推廣，故現階段應遵循謙抑原則，對于增材制造、生物打印引發的知識產權、倫理、產品責任等問題宜放松規制，以利于拓展、壯大增材制造市場，進而促進增材制造產業的快速發展。

增材制造技術正在孕育未來工業企業的雛形。美國Shapeways公司在紐約的“未來工廠”2012年投入運營，設備就是50 臺工業3D打印機，通過互聯網，接受客戶個性化產品的訂單，在數天內完成打印生產，然后寄送給客戶。一家醫療服務企業，一次性投入150臺3D打印機，用于牙科修復與矯正。美國有許多網站建立了共享創意設計數據的產品庫，人們可以將自己的設計產品上載到網站，需要者可以從網上下載設計數據，在家用3D打印機制作自己的產品。新技術激發每個人的創造力，使得創新型社會悄然來臨。

商業模式創新將推動應用

目前增材制造的熱度很高，但是從整個宏觀的工業領域來看，該領域的產業的產值還比較小，2014年全世界的直接產值大概也就幾十億美元，放在制造業的整個行業中來說還是顯得微不足道的。而我國增材制造相關產業的產值則更低。

增材制造技術其實不僅是技術上的創新，更是制造模式和商業模式上的創新。我們不能用傳統的思維模式去對待增材制造技術，通過增材制造技術的推廣和應用，我們可以改變傳統制造的一些思維方式，提出很多新的制造模式和商業模式。現在有很多的增材制造的應用，就是從根本上改變了我們的傳統思維模式。

我們要明白增材制造技術并不是*的，它真正魅力所在，應該在于制造出傳統制造業所不能完成的工作或很難做的工作，可以克服傳統制造方法的很多缺陷，但是它并不能代替傳統制造方法，它可以對傳統制造方法進行補充、改造和提升。要找到增材制造的比較優勢，在不具備優勢的領域，對于增材制造技術來說，就成為劣勢，反而會阻礙增材制造技術的發展和進步。

所以，要大力促進我國增材制造技術及產業的發展，就需要真正打開國內的增材制造技術的應用市場，只有應用獲得了極大的發展，才會促進增材制造技術研發、設備、材料及服務的飛速發展，使產業能夠落地，產值能夠做大，改變目前增材制造技術及產業發展過程中“叫好不叫座”的尷尬局面。

當然，隨著我國社會各界對增材制造技術的關注度越來越高，該技術的普及程度也越來越大，使更多的人特別是行業外的人員認識到了增材制造技術的巨大作用，在他們的推動下，增材制造技術進一步與不同行業結合，衍生出很多更好地發揮增材制造技術優勢的應用領域和方法，從而實現了增材制造技術的更多應用方向，也更好地推進了增材制造技術的進步與發展。

目前增材制造技術的應用發展很快，新的應用方向、新的商業模式不斷出現。比如與醫療行業的結合，與文化創意行業的結合等等，不斷有新的成果涌現。增材制造技術的應用從工業領域延伸到大眾消費品領域的腳步一直在邁進，而這種延伸的腳步，將是推動增材技術獲得快速發展，快速打開應用市場的一個非常好的手段。目前這方面有一個很典型的應用就是“3D照相館”的出現，現在已經在全國遍地開花，是很多個人進行創業的選擇。當然這種模式大家還在摸索，但是對于增材制造技術應用是一個非常有意義的探索和推動。

從2014年開始，國內在這一方面的發展趨勢更加明顯。比如說3D打印（增材制造）云平臺和云工廠的出現，就是增材制造應用的一個全新的商業模式，以增材制造生態鏈為核心體系，并在該基礎上延伸，通過云平臺和云工廠的構建，在增材制造、三維CAD模型構建、3D掃描、3D顯示、三維動畫、虛擬現實、全息影像等3D應用領域，為客戶提供硬件、軟件、內容及服務的綜合服務。這將是對制造業現有的工廠模式的一個突破性的的改變，也是對目前大規模工業生產模式的一個有力的補充。消費者可以將數據上傳到“云”, 或將創意提交給云平臺設計師完成模型數據設計, 再由云端工廠利用增材制造設備集中生產制作完成, 并通過物流系統交付消費者。數據提供方既可以作為*終的客戶獲得產品，也可以通過云平臺銷售他自己設計的產品或者創意，成為產品商。因此3D打印（增材制造）云工廠的建立，在后臺為增材制造的應用提供了非常好的支持，各種創意、設計都可以在這個平臺上變成真正的產品，不需要利用傳統的工廠，就可以小批量地制造生產產品，并直接獲得實際的銷售，創意者、設計者、生產者、*終用戶都可以獲得自己的收益。還有一個新的應用就是在在移動互聯網應用軟件市場，出現了很多與三維掃描和3D打印相關的手機應用APP軟件，這些APP的出現，大大方便了增材制造數據模型的獲得和相互的交流，擴展了增材制造技術的應用，使并不專業的人員也能很方便地使用三維掃描技術和增材制造技術獲得三維CAD模型，并修改和設計，在基礎層面打破了增材制造技術的專業壁壘。這只是兩個應用的例子，以后可能還會出現更多我們所不能想到的模式，會突破我們的固有思維，從不同的方面打開增材制造的應用市場，從而推動增材制造技術的發展。

增材制造技術發展到現階段，技術上也在不斷地進步，2014年以來，隨著多個跨國行業巨頭如惠普、微軟、蘋果、IBM等進入增材制造行業，它們利用自己在行業里的巨大優勢，利用自己良好的技術基礎，將進一步大大推動增材制造技術的進步和發展，開發出更多的增材制造裝備和增材制造材料，也將會進一步推進增材制造技術應用市場的打開，促進增材制造技術及產業的發展和進步。