在2016年（nián）柏林航空展上，空中客車公司（Airbus）推出（chū）了全球第一架3D打印飛機Thor。該飛機機身全長3.9米，重量僅約21千克（46磅），其中的（de）非電子部分，諸如推進器（qì）、起落裝置等均采用綿綸製造。在飛（fēi）機製造應用3D打印技術後，可以節約燃料，減少普通飛機製造所產生的垃圾，從而達到保護環境的目的。3D打印技術經過20多年的發展，已先後進入航天（tiān）航空、建築、醫療等領（lǐng）域，在降低成本、節約能源（yuán）和創新製造方麵發揮了巨大作用，未來其應用範圍還會更加廣闊（kuò）。

 

 

增材製造技術（shù）是20世紀80年（nián）代後期發展（zhǎn）起來的新型製造技術（shù）。增材（cái）製造技術過去也被稱為“材料（liào）累加製造”、“快速原型”、“分層（céng）製造（zào）”、“實體自由製造（zào）”和“3D打印技術”等。廣義地講，以三（sān）維CAD設（shè）計數（shù）據為（wéi）基礎，將（jiāng）材料（包括液體、粉材（cái）、線材或塊材（cái）等）自動化地累（lèi）加起來成為實（shí）體結構（gòu）的製造方法，都可視為增材製造技術（shù）。相對於以車銑刨磨為代表的減材製造和以鑄鍛焊為代表的增材製造技術，其發展時間短但潛力巨大。它（tā）從原理上解決了傳統製造技術受結（jié）構複（fù）雜性製約的難題，實現從材料（liào）微（wēi）觀（guān）組織到宏觀結構的可控製造，引（yǐn）領製造技（jì）術向“設計—材料—製造”一體化方向發展。

 

 

增材製造的技（jì）術（shù）特點在於不需要傳統的刀具、夾具及多道加工工序，利用三維設計數據在一台設備上可快（kuài）速而精確地製造出任意複雜形（xíng）狀（zhuàng）的零件（jiàn），從而實現（xiàn）“自由製（zhì）造”，解決許多（duō）過去難以（yǐ）製造的複雜結構零件的成形問題，並有效減少了加工工序（xù），縮短了加工周（zhōu）期。其優勢表現在：

 

①適合複雜結構的快速製造（zào），可製造（zào）傳統製造（zào）技術難（nán）加工（如（rú）自（zì）由曲麵葉（yè）片、複雜內流道等）甚至（zhì）是無法加工（如立體柵格結構、內空結構等（děng））的複雜結（jié）構，在航空航天、汽車/模具及生物醫療等領域具有廣闊的應用前景。

 

②傳統大規模、批量生產需要做大量的工藝技術準備（bèi），以及大量的工裝、設備和刀具等製造資源準備，增材製造技術在快速生（shēng）產和靈活性方麵極具優勢，適合（hé）珠寶、人體器官、文化創意等個性化產（chǎn）品定製生產、小批（pī）量（liàng）生產，可大幅降低個性化、定製生產和創新設計的製（zhì）造成本。

 

③適合高附加值產品製造。目前，增材製（zhì）造技術（shù）主要應用於航空航天、生物醫療（liáo）等高附加值產品大規（guī）模生產前的研發與設（shè）計驗（yàn）證以及（jí）個性化（huà）製造。

 

 

世界（jiè）科技強國和新興（xìng）國家都將增材製造（zào）技術（shù）作為未來產業發展新的（de）增長點加以培育和支持，以搶占未來科技產業的製高點。2012年美（měi）國提出了“重振製（zhì）造業”戰略，將增材製造列為第一個啟動項目，成立了（le）國家增材製造研究院（NAMII）。美國政府將增（zēng）材製造技術作為國家製（zhì）造業發展的首要戰略任務給予（yǔ）支持。歐盟國家認識到增（zēng）材（cái）製造技術對工業乃至整（zhěng）個國家發展（zhǎn）的重要作（zuò）用及巨大潛力，紛紛加大支持力（lì）度。德國（guó）政（zhèng）府（fǔ）在“高技術戰略2020”和（hé）“工業4.0”等綱領性文件中，明確支持包括激（jī）光增材製造在內的新一代革命性技術的研發（fā）與創新。

 

澳大利（lì）亞政府（fǔ）倡導成立增材製造協同研究中心，促進以終端客戶驅動（dòng）的協（xié）作研究。新加坡政府（fǔ）在（zài）2013年財政預算案中宣布，將5億美元（yuán）的資金用於發展增材製造技術。日本政府在2014年預算案（àn）中劃撥（bō）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（de）製造革命（mìng）計劃。2014年6月，韓國政（zhèng）府宣布成（chéng）立增（zēng）材製造工業發展委員會（huì），批準了（le）一份旨在使韓國在增材製造領（lǐng）域爭取（qǔ）領先位置的總體規劃。增材製造的發（fā）展正在帶動（dòng）世界新一輪的科技和產業競爭。

 

2013年（nián）美國麥肯錫谘（zī）詢公司發布的《展望2025》報告中（zhōng），將增材製造技術列入（rù）決定未來經濟的12大顛覆技術之一。增材製造技（jì）術通過材料、激光、信息、工藝、裝備和（hé）應用的交叉（chā）融合，突破製造工藝（yì）約束，向智能化、定（dìng）製化、服務化方向拓展，解決傳統製（zhì）造技術無法解決的複雜結構快速製造問題。增材製造技術在航空（kōng）航天、生物醫療、汽車、消費電子、文化創意等領域有巨（jù）大的（de）發展（zhǎn）空間，將給製造技術帶來革命性變革，成為創新和創業的銳利工具。

 

增（zēng）材（cái）製造技術為我國製造業發展和（hé）升級提供曆史性機遇。改革開放30年來，我國成為製造業大國。但是，製造業生產能力過剩、產品創新開發能力嚴重（chóng）不足，已經成為製（zhì）約我國（guó）製造業發展的瓶頸。促進創新和創業是未（wèi）來我們的核心任務，而增材（cái）製造技術恰好為創新和創業開辟了巨大空間。

 

增材製造技術為創新開拓了巨大空間。3D打印適合應用於複雜形狀結（jié）構、多品種（zhǒng）小批量的製造（zào），使設計擺（bǎi）脫了傳統技術的約束（shù），給創新設計釋放（fàng）了巨大的空間，同時可提高新產品的研發速度。增材製造技術為創業（yè）提（tí）供了無限商機。增材製造帶來集散製造的嶄新模式，即通（tōng）過網絡平台，實現（xiàn）個性化訂單、創客設計、製造設備這一生（shēng）產模式，可以有（yǒu）效實現社會資源的最大限度發揮，為全民創業提供技術支撐。

 

在促進學科交叉革命（mìng）性發展上，發（fā）展微型冶金實驗平台，應用於材料基因研究，創造新合金材（cái）料。通過細（xì）胞打印、組織工程、基因打印等手段，發展（zhǎn）器官再造（zào）。通過建設幹細胞試驗台，快速高效進（jìn）行幹細胞誘導實（shí）驗，實現生命學科躍進（jìn）式發（fā）展。增材製造技術也為我國製造業發展和升級帶來重大機（jī）遇。我國製造業發展的瓶頸是製造業生產能（néng）力過剩而產品開發能力嚴重（chóng）不足。將增材製（zhì）造在各個領域（yù）推廣應用，是發展高技術（shù）的服務業、調整製（zhì）造業結構和促進製造業由大變強的重要手段。

 

增材製（zhì）造技術近年來無論是在基礎研究、關鍵技術還是產業發展方麵都取得了飛速發展。在基礎研究方麵，新工藝、新原理、新材料（liào）和新應用不（bú）斷湧現，4D打印、太空（kōng）3D打印、電子3D打印、細（xì）胞3D打印（yìn）、食品3D打印、建築打印等新概念不斷出現，從傳統的製造業（yè）向社會的各個（gè）領域（yù）發展。2014年全（quán）球增材（cái）製造設備（bèi）與服務增長35.2%，其中桌麵3D打印機保持高速增長，增長率為92.5%。

 

增材製造技術呈現出從工業品向消費品發展的高速增長勢頭。互聯網下萬（wàn）眾創新產業模（mó）式雛形已（yǐ）經呈現。新材料與新（xīn）工藝是增材製造技術（shù）保持活力並持續發（fā）展的核心動力。隨（suí）著增（zēng）材製（zhì）造工藝的發展，其所使用材料從最開始的液態光敏樹脂，擴展到（dào）種類繁多的工程塑料、金屬粉體材料（liào），並且逐漸成熟，開展應用。增材製造工藝的發展依托於能源（yuán）、材（cái）料（liào）及（jí）其交互方式的創新，涉及機械、材料、物理、力學等多學科交叉領域。未來，基於金屬材料、非金屬材料、生物材料等體係的增材製造工藝技術與裝備是發展和應用（yòng）的主要方向。

 

 PEEK 材料定製化顱骨替代物

 

我國（guó）3D打印（yìn）技術的起步時間僅比（bǐ）歐美晚3～5年，擁有幾支（zhī）處於國際先進水平的研究團隊，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（zhí）接（jiē）製造技術處於世界領先水平，相關技術已應（yīng）用於（yú）新型飛機研製（zhì），顯著提高了我國（guó）飛機研製速度。我國率先在大尺寸激光選區燒結和選區熔化設備中采用（yòng）多光束掃描技術，取得顯著進步（bù）。率先製造定製化（huà）骨替代（dài）物並應（yīng）用於臨床，在生物組織製造（zào）和醫學應用方麵走在國際前列。在產業化方麵（miàn），我國近年來增材製造相關企業迅猛發展，增材設（shè）備擁有量於2014年趕超德國，以9.2%列第3位（wèi），設備產量僅次於美國排第2位。但從國家整（zhěng）體水平來看，我們在創新能力（lì）、產（chǎn）業鏈構建、資金（jīn）投入、人才培（péi）養和社會普及方麵與（yǔ）先進國家還有很大的差距。在未來，需要在（zài）增材製造技術上繼續加大投（tóu）入，通過增（zēng）材製（zhì）造技術服務促進我國製造業轉型，支撐我國從“製造大國”向“創造大國”轉變。