我国3D打印发展战略与对策研究(摘编)

　　一、3D打印概念内涵
　　1、3D打印是一项新型数字化制造技术
　　3D打印，学界称为增材制造(Additive Manufacturing，AM)，是利用计算机设计数据采用材料逐层堆积的方法制造实体物品的技术。该技术始于20世纪80年代的快速成型技术，具有三个方面的特征：一是制造技术的重大飞跃;二是制造工艺的深刻变革;三是制造模式的重要突破。
　　2、3D打印已形成较为完整的技术体系
　　目前，3D打印已经发展出多种较为成熟的技术类型。依据材料输送方式的不同，3D打印技术总体上可以分两大类，一是选择性沉积技术，包括熔融沉积成形(FDM)、激光净成形(LENS)、分层实体制造(LOM)、电子束熔丝沉积(EBF)等;二是选择性黏合技术，包括光固化成形(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、三维打印(3DP)、电子束熔炼成形(EBM)等。近年来，国内外又发展出一些新的3D打印技术，如微纳材料成形、细胞三维结构成形、复合沉积成形、多种材料喷射成形等多种类型。
　　3、3D打印技术主要应用于三大领域
　　随着工艺、材料和装备的日益成熟，3D打印技术的应用范围由最初的原型制造、模具制造扩展到直接制造领域。
　　原型制造：目前应用最广，主要采用熔融沉积成型(FDM)技术、分层实体制造(LOM)技术、选择性激光烧结或熔化(SLS/SLM)技术，主要用于工业产品的设计、测试和评估等。
　　模具制造：属于过渡性应用，主要采用选择性激光烧结(SLS/SLM)、分层实体制造(LOM)等技术，主要用于蜡模或砂型。
　　直接制造：属于最终应用。分两类：一是消费品生产，二是功能零部件。
　　二、我国3D打印发展现状分析
　　1、发展现状
　　(1)取得了一批基础研究成果和技术
　　我国3D打印技术自20世纪90年代初开始发展，近些年已经取得了一批基础研究成果和技术。
　　(2)高性能金属零件激光直接成形技术世界领先
　　北京航空航天大学、西北工业大学在高性能金属零件激光直接成形技术领域取得了重大突破，在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术，已生产出飞机机身主承力框、翼身根肋、主起落架等30多种构件。“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”荣获2012年度“国家技术发明一等奖”。
　　(3)产业化取得初步进展
　　依托高校、科研院所的研究成果，我国已经涌现出20多家3D打印设备与服务企业。2013年，我国3D打印设备及服务销售收入实现6亿元。随着我国制造业的整体升级，3D打印设计服务市场还将继续扩大。我国航空航天、医疗等产业的快速发展也将带动3D打印设备及服务需求不断扩大。
　　2、存在问题
　　我国3D打印技术虽然取得了长足进展，但总体上还处于产业化起步阶段，主要表现在：
　　(1)公共技术平台缺失
　　我国尚未建立3D打印公共技术平台，缺乏像美国“3D打印创新研究所”一样的产学研一体化机构，高等院校、科研机构各自为战，合作研究的动力不足，开放集成的创新体系尚未形成，缺乏对技术兼容性和标准的制定。
　　(2)产业规模化程度低
　　我国增材制造的产业化尚处于起步阶段。2012年，我国增材制造产业市场规模为12亿元左右，不到全球的9%。增材制造装备销售仅占全球的8.7%，增材制造装备及销售收入约为6亿元，仅占全球的4%，一半以上的增材制造设备依赖进口。
　　(3)产业链尚未有效形成
　　我国尚未成立专门从事材料制备、软件开发的3D打印企业，缺乏类似于欧美发达国家涵盖软件开发、材料制备、装备生产与服务的完整的产业链。从事检测验证、金融、电子商务、知识产权保护等中介机构也不健全。
　　(4)教育培训和社会推广不足
　　目前，企业购置3D打印设备的数量非常有限，且多从国外进口，应用范围也较为狭窄。在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D打印相关的必修环节，3D打印还停留在部分学生的课外兴趣研究层面。
　　三、我国3D打印发展面临的形势
　　1、发展机遇
　　(1)工业转型升级加速利于3D打印市场需求快速扩张
　　(2)航空航天、国防军工的快速发展对3D打印设备的需求不断增加
　　(3)我国高度重视技术创新及产业化应用将助推3D打印产业快速发展
　　2、面临挑战
　　(1)世界主要经济体积极抢占产业发展制高点
　　为抢占这一新兴技术及产业发展的战略制高点，世界主要经济体纷纷进行战略部署，制定发展规划及扶持政策。2012年8月美国政府高调宣布成立国家3D打印创新研究所(NAMII)，第一阶段由联邦政府和企业投入7000万美元研发支持3D打印技术研发及应用，力争促使美国成为全球优秀的3D打印中心。英国政府自2011年开始持续增大对3D打印技术的研发经费，设立了多个3D打印研究中心。法国3D打印协会致力于3D打印技术标准的研究。在政府资助下，西班牙启动了一项发展3D打印的专项。澳大利亚政府于2012年2月宣布支持一项航空航天领域革命性的项目“微型发动机3D打印技术”，使用3D打印技术制造航空航天领域微型发动机零部件。日本正着力推动3D打印技术的推广应用，南非政府投入2800万兰特扶持大型激光3D打印设备的开发。
　　(2)3D打印企业国际市场竞争日趋激烈
　　近年来，随着技术不断成熟和专利权临近到期，欧美发达国家的3D打印企业呈现出两大动向：一是通过并购或合并做大企业，二是纷纷降低3D打印设备价格。这将为我国产业化程度不高的3D打印产业带来冲击。
　　(3)我国在3D打印消费品产业方面依赖国外市场
　　消费级3D打印机方面，我国还处于市场培育期，市场需求明显不足。即使工业级3D打印机，我国用户企业对使用3D打印机进行产品开发与原型制造方面意识不足。
　　四、我国3D打印发展战略及路径
　　1、指导思想
　　深入贯彻落实科学发展观，坚持走新型工业化道路，推动信息化与工业化深度融合，面向国民经济重点产业的转型升级和战略性新兴产业培育发展的需求，以实现制造过程的数字化和制造模式转变为目标，以突破关键核心技术为支撑，以推进3D打印装备的研发和产业化为核心，以提升3D打印装备集成创新能力为重点，促进示范应用推广，调整优化产业组织结构，增强产业国际竞争力。
　　2、基本原则
　　(1)坚持市场导向与政府推动相结合
　　(2)坚持重点突破与整体推进相结合
　　(3)坚持研究开发与示范应用相结合
　　(4)坚持装备制造与服务增值相结合
　　3、发展路径
　　遵循“市场主导、政府引导、创新突破、应用引领”的基本原则，前瞻布局关键共性核心技术，重点推进3D打印装备的产业化，促进装备、材料、软件同步发展，加强3D技术在重点行业领域的应用推广。
　　五、推进我国3D打印发展的政策建议
　　1、增强自主创新能力
　　加强基础理论与技术原始创新;重点推进关键核心技术攻关;成立国家公共技术平台，加强产学研用合作。
　　2、形成完整的产业链
　　3、开展应用示范推广
　　4、加强国际交流合作
　　5、建立政策支撑体系
　　一是加大资金投入力度;二是完善技术人才引进与培养政策;三是完善市场培育、应用与准入政策;四是进行必要的行业监管。