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3D 打印将如何改变“中国制造”的未来
文章来源:《学习时报》 [作者:郑光辉]  发布时间:2013-11-18

  当前,新一轮世界科技革命正在孕育,以增材制造技术为重要代表的第三次工业革命初见端倪。我国正处于工业转型升级的关键时期,增材制造技术的发展,对我国既是重大机遇,又带来了挑战。加快推进增材制造技术研发及产业化,对于提升我国制造业的整体创新能力,取得在数字化制造、智能制造方面发展的主动权,抢占先进制造业发展制高点,加快工业转型升级和经济发展方式转变具有重要意义。

  增材制造技术与3D打印产业发展现状

  增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术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零件的技术,AM技术与传统制造技术的融合发展将对制造业产生重要影响。欧美发达国家密切关注这一最新动向,加紧战略部署,推动AM技术创新及产业化。自1990年由美国麻省理工学院申请的专利“三维印刷技术”获得批准后,二十多年来,随着AM技术取得快速发展,包括“快速原型制造(Rapid Prototyping)”“实体自由制造(Solid-formFabrication)”等新型制造业态都被统称为3D打印产业,并预测这种实体自由成形制造技术将带来“第三次工业革命”。

  3D打印产业代表制造业特别是大型航空航天制造发展新趋势。美国Wohlers协会在2012年度报告指出,AM技术诞生25年以来,相关设备和服务平均年增长率27%。据预测,到2016年该市场规模将达到31亿美元,到2020年将增长到52亿美元。AM技术正处于发展期,具有旺盛的生命力,还在不断发展;随着技术发展,应用领域也将越来越广泛。

  目前,该技术与不同的材料和工艺结合形成了20多种AM设备,并呈现出三个方面的发展态势:一是利用3D打印机直接制造日常消费品;二是采用激光或电子束直接成形制造功能零件;三是将复合材料组织与外形结构的设计同步并制造一体化组织与结构。

  我国3D打印产业发展现状及存在的问题

  自20世纪90年代初以来,清华大学等高校,在3D打印设备制造技术、3D打印材料技术等方面开展了积极的探索。尽管已有部分技术处于世界先进水平,但国内3D打印成本较高,多用于实验,规模化应用尚需时日。用3D打印替代传统制造业批量生产,从效率、成本和可靠性等方面来看都面临着极大挑战。从产业发展角度来说,我国3D打印产业主要存在以下四个方面亟待破解的问题:

  产业布局层面,3D打印技术路线和国家层面产业发展战略亟待出台。首先,3D打印技术没有被确立为国家主流制造技术范畴。3D打印技术往往被看作工业设计的一种辅助手段,国家对3D打印这一交叉学科的技术总体规划与重视不够。其次,3D打印产业培育的基础较为薄弱。3D打印产业没有形成产业链、工业环境不配套等等;在一些核心技术和关键器件上仍然对国外依赖较大;在应用方面,我国的3D打印产业分布领域也较为狭窄。

 
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