3D打印應用場景加速推廣,將迎來大規(guī)模產業(yè)化時期

來源:中國科技信息

曾幾何時，“3D打印”這一概念席卷著人們生活的每個“角落”。不過，由于其受到高昂的成本、不太理想的打印速度，以及操作難度不小、生活場景實用性不高等因素的影響，近幾年這項“神奇的技術”熱度趨于平緩。

盡管如今3D打印不再那么頻繁地出現(xiàn)在大眾生活當中，但是在國家戰(zhàn)略層面，3D打印技術有著“舉足輕重”的地位。

3D打印技術作為第四次工業(yè)革命的代表之一，在我國許多行業(yè)中都能夠發(fā)揮作用。因此，近年來，我國多部門相繼推出3D打印產業(yè)政策。從2015年三部委發(fā)布的《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》，3D打印產業(yè)發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略層面；到2021年將3D打印企業(yè)標準列入“領跑者”重點領域；再到新型標準體系的建立，3D打印產業(yè)核心區(qū)域江蘇、廣東、山東等領先省市不斷推出區(qū)域發(fā)展規(guī)劃與政策措施，促進著我國3D打印產業(yè)快速發(fā)展，也推動著3D打印產業(yè)鏈的不斷完善。

那么，我國3D打印技術如今發(fā)展如何？產業(yè)局勢該如何把握？未來將如何助力國家戰(zhàn)略層面發(fā)展？今天，請跟隨《中國科技信息》一起來走進“3D打印技術”的世界。

引領新一輪科技革命和產業(yè)變革的核心技術之一
3D打印又稱增材制造，是實施制造強國戰(zhàn)略的主攻方向之一，被視為引領新一輪科技革命和產業(yè)變革的核心技術之一。

或許對很多人來說，“3D打印”這個名字聽起來很直接且熟悉，但是很少有人深入地去了解它的原理。實際上，3D打印是快速成型技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術，通常需要采用數(shù)字技術材料打印機來實現(xiàn)。。3D打印存在著許多不同的技術。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

這項技術通常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術打印而成的零部件。作為科技發(fā)展和工業(yè)生產的前沿技術,3D打印具有非常廣闊的前景。隨著3D打印產品在新場景、新應用中的不斷開拓，全球3D打印產業(yè)整體呈持續(xù)增長態(tài)勢。

在國家戰(zhàn)略發(fā)展層面，3D打印或者說增材制造技術，作為我國與國際技術代差最小的尖端制造技術之一，對創(chuàng)業(yè)公司而言是成長為全球性大企業(yè)的機會窗口，也是中國在全球“工業(yè)4.0”浪潮中完成轉身的重要契機。

2027年有望突破千億元大關
那么，相比傳統(tǒng)制造模式，3D打印這項技術都具有哪些優(yōu)勢呢？首先，3D打印可以實現(xiàn)復雜零部件一次成型，同時也能夠優(yōu)化零部件結構，實現(xiàn)輕量化，進而實現(xiàn)降本。此外，3D打印逐層堆疊的特點可以減少原材料的浪費，較大程度提升了原料利用率，從而降低核心零部件的制造成本。不僅如此，它還可以縮短“設計-驗證-生產”全流程周期，提高產品制造效率。

在雙碳目標提出的背景下，3D打印能很好的減少制造行業(yè)所生產的廢棄物、二氧化碳等排放，加之當前輕量化的推出，有利于3D行業(yè)在汽車、飛機等方面的應用。工程師和設計師將在產品的整個生命周期中重新思考設計，以實現(xiàn)零件的結構一體化，通過生產復雜幾何形狀的輕量化零件來減少材料消耗和浪費，從而進一步減輕車輛和飛機的重量，提高燃油效率，從而減少溫室氣體排放和能源消耗，而且，隨著越來越多的制造商將數(shù)字文件傳輸?shù)奖镜厣�產，而不是通過在遙遠的地方運輸貨物來交付，運輸將大大減少，從而進一步降低成本、能耗、廢物和排放。

如此多方面的優(yōu)勢，讓3D打印受到各級政府的高度重視和國家產業(yè)政策的重點支持�！笆�一五”時期，提出重點發(fā)展高性能結構材料、納米材料、環(huán)保節(jié)能材料等產業(yè)群，建立和完善新材料創(chuàng)新體系；“十二五”時期，提出重點發(fā)展新型功能材料、先進結構材料、高性能纖維及其復合材料、共性基礎材料；“十三五”時期，增材制造首次出現(xiàn)在“五年規(guī)劃”；到“十四五”時期，提出聚焦新材料、綠色環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產業(yè)。

而在實際生產中，我國3D打印/增材制造產業(yè)正在加速推廣，已應用于航空航天、汽車、醫(yī)藥等39個行業(yè)大類，并正在逐步嘗試應用于更多領域。預計今年我國增材制造產業(yè)規(guī)�？蛇_400億元左右，2027年有望突破千億元大關。

盡管我國3D打印技術行業(yè)發(fā)展相比歐美發(fā)達地區(qū)國家起步較晚，產業(yè)還不成熟，但是在產品設計、復雜和特殊產品生產、個性化服務方面已顯示出其獨特的優(yōu)勢，因此，我國充分認識到智能制造、數(shù)字化制造對我國的深刻影響，加快3D打印產業(yè)的發(fā)展，推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉變。

3D打印數(shù)字化智能生態(tài)系統(tǒng)將顯現(xiàn)
目前，隨著國家層面對我國3D打印材料行業(yè)重視程度的不斷加深，我國已經(jīng)基本形成了較為成熟的3D打印產業(yè)鏈條。資料顯示，3D打印行業(yè)經(jīng)過近四十年發(fā)展，在全球/我國已成為1000億元/200億元量級的產業(yè)，但在技術、成本等因素的約束下，當前其制造業(yè)滲透率不足0.1%，仍處于產業(yè)化前期。

從3D打印行業(yè)產業(yè)鏈來看，上游行業(yè)主要包括原材料、核心硬件以及輔助工具等等；中游主要包括設備制造廠商和3D打印服務解決商；下游行業(yè)主要應用于機械制造、航空航天、汽車、醫(yī)療、教育、軍事、文化等等，特殊應用主要包括生物、食品、建筑、人像打印等等。

預計未來十年，全球3D打印產業(yè)將仍處于高速增長期，而中國在不斷突破技術壁壘的過程中，產業(yè)持續(xù)增長，進入大規(guī)模產業(yè)化時期。在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械領域對金屬3D打印的需求旺盛，應用端呈現(xiàn)快速擴展趨勢。未來，3D打印技術的應用已經(jīng)從簡單的概念模型向功能部件直接制造方向發(fā)展，行業(yè)發(fā)展?jié)摿�巨大�?br />
具體而言，專家認為3D打印將會逐漸形成完整的數(shù)字化智能生態(tài)系統(tǒng)，并擁有健全的知識產權。3D打印基于中央大腦控制，以云端的動態(tài)數(shù)據(jù)流、流程制造的可追溯性、過程質量智能控制、產品質量標準性等各種優(yōu)勢，有望在智能制造中發(fā)揮更大的價值，并在重點行業(yè)快速突破成為主流生產方式，引領生產制造進入社會化、定制化、分布式化的新時代。