來(lái)源: 增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
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【內(nèi)容提要】
本期關(guān)注:中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2021 年工作計(jì)劃
政策追蹤:科技部發(fā)布“十四五”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng),9 項(xiàng)涉及3D 打印
技術(shù)進(jìn)展:基于面投影微立體光刻技術(shù)的3D 打印
行業(yè)動(dòng)態(tài):美國(guó)防部發(fā)布首個(gè)增材制造戰(zhàn)略報(bào)告
典型應(yīng)用:3D 打印在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用
成員展示:北京匯天威科技有限公司
活動(dòng)預(yù)告:2021 增材制造材料創(chuàng)新發(fā)展論壇
中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立于2016 年10 月19 日,是在工業(yè)和信息化部指導(dǎo)下,由增材制造領(lǐng)域的企事業(yè)單位、高等院校、科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等128 家相關(guān)單位,按照自愿、平等、互利、合作的原則,共同發(fā)起組成的跨行業(yè)、開(kāi)放性、非營(yíng)利性的社會(huì)組織,秘書(shū)處設(shè)在工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心。現(xiàn)有聯(lián)盟成員300 余家,是中國(guó)增材制造領(lǐng)域?qū)哟巫罡摺⒁?guī)模最大的行業(yè)組織。
中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟堅(jiān)持開(kāi)放、創(chuàng)新、合作、共贏的工作原則,立足于為我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)搭建合作與促進(jìn)平臺(tái),致力于支撐行業(yè)管理、聚攏行業(yè)資源、營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境、促進(jìn)交流合作,助力中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。
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本期關(guān)注:
中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2021 年工作計(jì)劃
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政策追蹤:
科技部:“十四五”國(guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng),9 項(xiàng)涉及3D 打印2021 年2 月4 日,科技部發(fā)布信息,已將“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)2021 年度項(xiàng)目申報(bào)指南(見(jiàn)附件)向社會(huì)征求意見(jiàn)和建議。在“先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料”和“高端功能與智能材料”這兩個(gè)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)中出現(xiàn)了關(guān)于增材制造(3D 打印)技術(shù)的項(xiàng)目,合計(jì)有9 個(gè)項(xiàng)目。
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技術(shù)進(jìn)展:
基于面投影微立體光刻技術(shù)的3D 打印面投影微立體光刻是一種面投影光固化3D 打印技術(shù),適用于制作微尺度的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu),具有高分辨率、高精度、跨尺度加工、適用材料廣、加工效率高、加工成本低等諸多特點(diǎn)。
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△基于PμSL 3D 打印技術(shù)制作的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)示例
一、成型原理
PμSL 3D 打印技術(shù)成形過(guò)程首先使用建模軟件構(gòu)建出三維結(jié)構(gòu)模型;接著使用切片軟件對(duì)三維模型以一定大小的層厚進(jìn)行切片處理,得到一系列具有特定圖案的二維圖片;然后采用PμSL 3D 打印系統(tǒng)對(duì)切片后的每一層圖案進(jìn)行整面投影曝光;重復(fù)上一步驟并層層堆疊最終成形出所需的三維結(jié)構(gòu)。
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△PμSL 3D 打印技術(shù)成形過(guò)程
PμSL 3D 打印技術(shù)成形三維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于光敏樹(shù)脂材料在紫外光的作用下發(fā)生光聚合反應(yīng)從而固化,而特定圖形的產(chǎn)生則依賴(lài)于打印系統(tǒng)中的DMD ( Digital
Micromirror device)芯片所生成的數(shù)字動(dòng)態(tài)掩膜。
二、加工特征尺寸
通過(guò)控制投影物鏡的微縮倍率,PμSL 3D 打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)幾微米甚至幾百納米的特征尺寸。深圳摩方材料科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“摩方”)基于在這一技術(shù)領(lǐng)域的多年沉淀,自主研發(fā)出了一系列PμSL 3D 打印系統(tǒng),已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品最高光學(xué)分辨率可達(dá)2μm(這里提到的光學(xué)分辨率是指投影光單個(gè)像素點(diǎn)的大。=柚@一高分辨系統(tǒng),2μm 線寬二維網(wǎng)格線條和8.5μm 桿徑三維點(diǎn)陣得以實(shí)現(xiàn)。
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△摩方3D 打印系統(tǒng)打印的2 μm 線寬二維線條和8.5 μm 桿徑三維點(diǎn)陣
三、成形幅面
PμSL 技術(shù)采用整面曝光,其中曝光圖形由DMD 控制產(chǎn)生。因此,一般情況下,PμSL 3D 打印系統(tǒng)的最大成形幅面取決于光學(xué)分辨率大小以及DMD 像素點(diǎn)數(shù)量,DMD成像芯片尺寸固定,通過(guò)投影鏡頭只能實(shí)現(xiàn)固定的投影幅面。最大成形幅面與系統(tǒng)光學(xué)分辨率呈矛盾關(guān)系,即當(dāng)提高系統(tǒng)光學(xué)分辨率時(shí),其最大成形幅面相應(yīng)減小。拼接技術(shù)很好地解決了這一矛盾,使得高分辨、大幅面、跨尺度打印得以實(shí)現(xiàn)。
行業(yè)動(dòng)態(tài):
動(dòng)態(tài)(一):美國(guó)防部發(fā)布首個(gè)增材制造戰(zhàn)略報(bào)告
隸屬于美國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)辦公室的美國(guó)國(guó)防制造技術(shù)規(guī)劃辦公室發(fā)布首個(gè)綜合性增材制造戰(zhàn)略報(bào)告,簡(jiǎn)要分析了制定增材制造戰(zhàn)略的目的,明確了增材制造的未來(lái)發(fā)展愿景、戰(zhàn)略目標(biāo)及發(fā)展重點(diǎn)。
一、制定增材制造戰(zhàn)略的主要目的
增材制造是一種快速、按需且可定制的制造手段,可有效推動(dòng)美國(guó)2018 年《國(guó)防戰(zhàn)略報(bào)告》(NDS)摘要中所述的后勤保障和運(yùn)營(yíng)改革,支持美國(guó)的經(jīng)濟(jì)和國(guó)防領(lǐng)域繼續(xù)保持全球主導(dǎo)地位。
主要途徑包括:(一)利用基于增材制造設(shè)計(jì)的裝備,推進(jìn)國(guó)防系統(tǒng)現(xiàn)代化,增強(qiáng)國(guó)防實(shí)力;(二)增加增材制造材料儲(chǔ)備能力,可進(jìn)行快速原型制作和直接生產(chǎn)零件,從而降低老舊過(guò)時(shí)零部件引起的風(fēng)險(xiǎn);(三)使作戰(zhàn)人員能利用增材制造能力在戰(zhàn)場(chǎng)上采用創(chuàng)新解決方案。
美國(guó)防部制定此戰(zhàn)略的目標(biāo)是,為增材制造技術(shù)研發(fā)與技術(shù)轉(zhuǎn)移提供一套共享的指導(dǎo)原則和框架,以支持美國(guó)防部、軍事部門(mén)和相關(guān)機(jī)構(gòu)的現(xiàn)代化發(fā)展和戰(zhàn)備能力。
二、五大戰(zhàn)略目標(biāo)及其關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域
美國(guó)防部認(rèn)為,雖然增材制造在整個(gè)國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)中的應(yīng)用不斷增長(zhǎng),但仍具有很大發(fā)展?jié)摿Γ瑢儆谝豁?xiàng)新興技術(shù)。基于此,美國(guó)防部提出增材制造技術(shù)的發(fā)展愿景:增材制造將促進(jìn)建立更敏捷、適應(yīng)性更強(qiáng)和更統(tǒng)一的國(guó)防供應(yīng)基礎(chǔ),將成為國(guó)防部和國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)廣泛使用的制造技術(shù),應(yīng)用于武器系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì),提高武器系統(tǒng)可靠性和作戰(zhàn)能力。
針對(duì)該發(fā)展愿景,美國(guó)防部提出五大戰(zhàn)略目標(biāo)及其關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域,具體如下:
戰(zhàn)略目標(biāo)(一):將增材制造集成到國(guó)防部和國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)中
美國(guó)防部將通過(guò)政策、指導(dǎo)方針和實(shí)施計(jì)劃,整合和促進(jìn)增材制造在整個(gè)國(guó)防部運(yùn)營(yíng)和工業(yè)供應(yīng)鏈(從工程、采購(gòu)到維護(hù))中的應(yīng)用,推動(dòng)武器系統(tǒng)現(xiàn)代化,提高裝備戰(zhàn)備水平,增強(qiáng)作戰(zhàn)能力。
關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域包括:
1. 制定政策和指導(dǎo)方針,以在最大范圍內(nèi)切實(shí)可行地使用增材制造;
2. 修訂國(guó)防部增材制造實(shí)施計(jì)劃;
3. 制定成功的指標(biāo)和度量標(biāo)準(zhǔn);
4. 在國(guó)防部合同管理和武器系統(tǒng)采辦管理中開(kāi)發(fā)并共享增材制造業(yè)務(wù)模型;
5. 采用合理的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。
戰(zhàn)略目標(biāo)(二):協(xié)調(diào)國(guó)防部和外部合作伙伴的增材制造活動(dòng)
美國(guó)防部將通過(guò)與其他政府合作伙伴、工業(yè)界、學(xué)術(shù)界合作,調(diào)整增材制造相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)、資源、指南和工作流程,以減少采用增材制造的障礙,改善整個(gè)武器系統(tǒng)的可維護(hù)能力。
關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域包括:
1. 合作活動(dòng)的支持以及跨軍種資源的共享協(xié)作;
2. 修訂聯(lián)合路線圖并調(diào)整資源;
3. 與聯(lián)邦政府及外部利益相關(guān)者合作。
戰(zhàn)略目標(biāo)(三):推動(dòng)和促進(jìn)增材制造的敏捷應(yīng)用
美國(guó)防部將在整個(gè)技術(shù)和業(yè)務(wù)流程中,修改增材制造相關(guān)政策,增強(qiáng)對(duì)增材制造的科學(xué)理解、創(chuàng)新設(shè)計(jì),推動(dòng)增材制造設(shè)備、材料和技術(shù)的融合發(fā)展,擴(kuò)大增材制造在國(guó)防部各軍種以及工業(yè)基礎(chǔ)中的采用率,提高增材制造應(yīng)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)需求的敏捷性。
關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域包括:
1. 開(kāi)發(fā)并共享新的增材制造資格認(rèn)證和鑒定方法;
2. 利用先進(jìn)技術(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì);
3. 利用數(shù)字線索/數(shù)字孿生支持增材制造的現(xiàn)場(chǎng)部署和應(yīng)用。
戰(zhàn)略目標(biāo)(四):通過(guò)學(xué)習(xí)、實(shí)踐和分享知識(shí)以提高增材制造應(yīng)用熟練程度
國(guó)防部各軍種將教育和培訓(xùn)從事增材制造的技術(shù)和業(yè)務(wù)人員,以保障國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)中足夠的增材制造勞動(dòng)力。
關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域包括:
1. 學(xué)習(xí)流程和最佳實(shí)踐;
2. 進(jìn)行零件制造實(shí)踐;
3. 分享知識(shí)。
戰(zhàn)略目標(biāo)(五):確保增材制造工作流程的安全
美國(guó)防部將通過(guò)構(gòu)建數(shù)字線索、整合增材制造工作流程、控制權(quán)威增材制造數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限等途徑,保障整個(gè)增材制造工作流程的網(wǎng)絡(luò)安全。
關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域包括:
1. 保護(hù)、控制和管理數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn);
2. 將增材制造機(jī)器直接與安全網(wǎng)絡(luò)連接;
3. 利用質(zhì)量保證流程驗(yàn)證零件質(zhì)量。
動(dòng)態(tài)(二):愛(ài)康醫(yī)療金屬3D 打印全膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)獲NMPA 批準(zhǔn)上市
北京愛(ài)康宜誠(chéng)醫(yī)療器材有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“愛(ài)康醫(yī)療”)收到國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)的書(shū)面通知,我國(guó)首個(gè)金屬3D 打印全膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)審批獲得上市許可,實(shí)現(xiàn)了3D 打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)膝關(guān)節(jié)領(lǐng)域的突破,也預(yù)示著國(guó)產(chǎn)膝關(guān)節(jié)金屬3D 打印骨科時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。
作為中國(guó)骨科領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè),愛(ài)康醫(yī)療始終把產(chǎn)品創(chuàng)新作為企業(yè)發(fā)展的根本,特別是在3D 打印技術(shù)領(lǐng)域。愛(ài)康醫(yī)療分別于2015 年8 月獲得國(guó)內(nèi)首個(gè)3D 打印髖關(guān)節(jié)系統(tǒng)的NMPA 注冊(cè)證,次年5 月獲得3D 打印人工脊柱系統(tǒng)上市許可,開(kāi)辟了國(guó)內(nèi)脊柱3D 打印應(yīng)用的歷史先河,近日獲批的國(guó)內(nèi)首個(gè)‘金屬3D 打印全膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)’再次填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在膝關(guān)節(jié)領(lǐng)域的空白。愛(ài)康醫(yī)療在金屬3D 打印方面的一次次突破,不僅確定了在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,同時(shí)也展現(xiàn)了在骨科領(lǐng)域的金屬3D 打印植入物的產(chǎn)業(yè)布局,再次將金屬3D 打印技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用引領(lǐng)到世界同等水平。
動(dòng)態(tài)(三):劉靜、彭凡等3D 打印專(zhuān)家被提名2021年院士候選人
中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院2021 年院士增選工作于1 月1 日啟動(dòng)。被提名為2021 中國(guó)科學(xué)院院士候選人的有36人次,被提名為2021 中國(guó)工程院院士候選人的有115 人次,總?cè)舜螢?51 人次。其中有兩位院士候選人涉及增材制造領(lǐng)域,其中一位是來(lái)自清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所的劉靜教授;另一位是共享裝備股份有限公司的董事長(zhǎng)彭凡。
動(dòng)態(tài)(四):Stratasys 收購(gòu)英國(guó)RPS,加碼布局SLA工業(yè)3D 打印
近日,Stratasys 收購(gòu)了工業(yè)級(jí)SLA 3D 打印機(jī)供應(yīng)商—英國(guó)RPS 公司。通過(guò)本次收購(gòu),Stratasys 獲得了RPS的全線Neo SLA 系統(tǒng),加強(qiáng)了公司的技術(shù)產(chǎn)品線。Stratasys 預(yù)計(jì),到2022 年第一季度,本次收購(gòu)將對(duì)公司的收入和非GAAP 每股收益產(chǎn)生增值。Stratasys 首席執(zhí)行官Yoav Zeif 表示:“我們的目標(biāo)是為全球客戶(hù)提供世界上最好、最完整的聚合物3D 打印產(chǎn)品。我們相信,相對(duì)于目前市場(chǎng)上的其他解決方案,Neo 產(chǎn)品更勝一籌。”
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2021-2-27 13:45 上傳
典型應(yīng)用:
3D 打印在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用
汽車(chē)主要由四個(gè)主要部分組成:車(chē)身、電子附件、內(nèi)飾和動(dòng)力部件。在這1 萬(wàn)億美元的零部件市場(chǎng)中,電動(dòng)汽車(chē)的份額為250 億美元~500 億美元之間(占比2.5%-5%),目前正在朝著1600 億美元的規(guī)模增長(zhǎng)。3D 打印用于汽車(chē)零部件生產(chǎn)的收入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)如下,2020 年為26.78 億美元,2026 年為129.74 億美元,2030 年達(dá)到203.5 億美元(其中25%是與電動(dòng)汽車(chē)零部件相關(guān)的生產(chǎn))。
一、車(chē)身部件3D 打印
除了原型制造之外,3D 打印在車(chē)身零部件制造方面也已經(jīng)展現(xiàn)出了潛力。報(bào)告中列舉了幾個(gè)案例,比如寶馬集團(tuán)在寶馬MINI 車(chē)型當(dāng)中,為客戶(hù)定制3D 打印的內(nèi)飾件。以及寶馬為i8 Roadster 車(chē)型3D 打印的窗戶(hù)導(dǎo)軌(使用HPMJF 技術(shù))和頂棚支架(使用金屬PBF 技術(shù))。此外,電動(dòng)汽車(chē)公司Local Motors 已經(jīng)成功3D 打印了整個(gè)汽車(chē)車(chē)身。車(chē)身部件3D 打印市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)如下,2020 年為2300萬(wàn)美元,2026 年為3.24 億美元,2030 年6.5 億美元。
二、電子輔助部件3D 打印
3D 打印部件生產(chǎn)公司Slant3D 已經(jīng)證明了3D 打印電子部件的成本效益,在生產(chǎn)定制部件的時(shí)候無(wú)需開(kāi)模具。
3D 打印汽車(chē)電子部件的市場(chǎng)預(yù)測(cè)如下,2020 年為4.1 億美元,2026 年為18.5 億美元,2030 年為30 億美元。
三、3D 打印汽車(chē)內(nèi)飾
2018 年,通用汽車(chē)和Autodesk 利用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了3D 打印的座椅支架,由不銹鋼材料打印而成,從8 個(gè)零件簡(jiǎn)化為1 個(gè)零件,重量減輕了40%。HP 使用MJF 技術(shù)生產(chǎn)具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的3D 打印汽車(chē)座椅。2020 年,豪華汽車(chē)品牌保時(shí)捷為旗下跑車(chē)設(shè)計(jì)了3D 打印的座椅。
四、3D 打印汽車(chē)動(dòng)力部件
布加迪使用3D 打印技術(shù)生產(chǎn)了一系列的汽車(chē)部件,包括革命性的鈦合金3D 打印制動(dòng)卡鉗。保時(shí)捷和SLMSolutions 公司合作,利用3D 打印技術(shù)為電驅(qū)動(dòng)裝置制造外殼。在電動(dòng)車(chē)中,減速機(jī)是一種傳動(dòng)裝置,其作用是以有效地將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給車(chē)輪。該部件是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的金屬部件可以用AM 進(jìn)行優(yōu)化,快速生產(chǎn)。未來(lái),這可能成為一種可行的生產(chǎn)方式。3D 打印汽車(chē)動(dòng)力部件的市場(chǎng)預(yù)測(cè)如下,2020 年為9.45 億美元,2026 年為45 億美元,2030年為70 億美元。
五、汽車(chē)后市場(chǎng)3D 打印部件
汽車(chē)后市場(chǎng)3D 打印部件的市場(chǎng)預(yù)測(cè),2020 年為6 億美元,2026 年為30 億美元,2030 年為42 億美元。
成員展示:
北京匯天威科技有限公司
北京匯天威科技有限公司創(chuàng)立于2005 年,是一家專(zhuān)業(yè)提供3D 打印創(chuàng)新教育解決方案、企業(yè)3D 打印應(yīng)用方案、3D 打印輔助醫(yī)療方案、平臺(tái)化3D 打印集群控制方案的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè),旗下有知名3D 打印機(jī)品牌——弘瑞。
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2021-2-27 13:48 上傳
弘瑞3D 打印機(jī)擁有數(shù)十款型號(hào),近百項(xiàng)專(zhuān)利及核心軟件著作權(quán),并榮獲產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)“創(chuàng)新示范企業(yè)”、首批“中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”理事成員、“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”及“中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)”雙重認(rèn)證、“一帶一路暨金磚國(guó)家技能發(fā)展國(guó)際聯(lián)盟”成員。2020 年,江蘇匯天威集團(tuán)成立,往下輻射北京、廊坊、上海、昆山、徐州、繁昌6 家公司,打造以長(zhǎng)三角為核心,京滬經(jīng)濟(jì)線一體化,向全國(guó)輻射的弘瑞品牌影響力。未來(lái)將以“打造中國(guó)3D 打印機(jī)第一品牌”為目標(biāo),構(gòu)筑全方位的3D 打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。
活動(dòng)預(yù)告:
2021 增材制造材料創(chuàng)新發(fā)展論壇
2021 年是國(guó)家“十四五”規(guī)劃開(kāi)局之年,為了更好地編制實(shí)施《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展指南(2021-2025 年)》,把握全球增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新機(jī)遇,引導(dǎo)和促進(jìn)我國(guó)增材制造技術(shù)創(chuàng)新突破,促進(jìn)增材制造材料、設(shè)備、應(yīng)用及服務(wù)等行業(yè)上下游交流合作,探索增材制造技術(shù)賦能行業(yè)發(fā)展的新模式、新業(yè)態(tài),推動(dòng)長(zhǎng)三角地區(qū)乃至全國(guó)新材料及增材制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。由中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心指導(dǎo),徐州空港開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)主辦的2021 增材制造材料創(chuàng)新發(fā)展論壇將于3 月在徐州召開(kāi)。
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