3D打印應(yīng)用場(chǎng)景加速推廣,將迎來大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時(shí)期

來源:中國科技信息

曾幾何時(shí)，“3D打印”這一概念席卷著人們生活的每個(gè)“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(chǎng)景實(shí)用性不高等因素的影響，近幾年這項(xiàng)“神奇的技術(shù)”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(dāng)中，但是在國家戰(zhàn)略層面，3D打印技術(shù)有著“舉足輕重”的地位。

3D打印技術(shù)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(chǎn)業(yè)政策。從2015年三部委發(fā)布的《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》，3D打印產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)列入“領(lǐng)跑者”重點(diǎn)領(lǐng)域；再到新型標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，3D打印產(chǎn)業(yè)核心區(qū)域江蘇、廣東、山東等領(lǐng)先省市不斷推出區(qū)域發(fā)展規(guī)劃與政策措施，促進(jìn)著我國3D打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，也推動(dòng)著3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善。

那么，我國3D打印技術(shù)如今發(fā)展如何？產(chǎn)業(yè)局勢(shì)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(qǐng)跟隨《中國科技信息》一起來走進(jìn)“3D打印技術(shù)”的世界。

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

或許對(duì)很多人來說，“3D打印”這個(gè)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(shí)際上，3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)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(gòu)造物體的技術(shù)，通常需要采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。。3D打印存在著許多不同的技術(shù)。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(xiàng)技術(shù)通常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。作為科技發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的前沿技術(shù),3D打印具有非常廣闊的前景。隨著3D打印產(chǎn)品在新場(chǎng)景、新應(yīng)用中的不斷開拓，全球3D打印產(chǎn)業(yè)整體呈持續(xù)增長態(tài)勢(shì)。

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

2027年有望突破千億元大關(guān)
那么，相比傳統(tǒng)制造模式，3D打印這項(xiàng)技術(shù)都具有哪些優(yōu)勢(shì)呢？首先，3D打印可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件一次成型，同時(shí)也能夠優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)輕量化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降本。此外，3D打印逐層堆疊的特點(diǎn)可以減少原材料的浪費(fèi)，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(shè)計(jì)-驗(yàn)證-生產(chǎn)”全流程周期，提高產(chǎn)品制造效率。

在雙碳目標(biāo)提出的背景下，3D打印能很好的減少制造行業(yè)所生產(chǎn)的廢棄物、二氧化碳等排放，加之當(dāng)前輕量化的推出，有利于3D行業(yè)在汽車、飛機(jī)等方面的應(yīng)用。工程師和設(shè)計(jì)師將在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中重新思考設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)一體化，通過生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀的輕量化零件來減少材料消耗和浪費(fèi)，從而進(jìn)一步減輕車輛和飛機(jī)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(chǎn)，而不是通過在遙遠(yuǎn)的地方運(yùn)輸貨物來交付，運(yùn)輸將大大減少，從而進(jìn)一步降低成本、能耗、廢物和排放。

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

而在實(shí)際生產(chǎn)中，我國3D打印/增材制造產(chǎn)業(yè)正在加速推廣，已應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)藥等39個(gè)行業(yè)大類，并正在逐步嘗試應(yīng)用于更多領(lǐng)域。預(yù)計(jì)今年我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)�？蛇_(dá)400億元左右，2027年有望突破千億元大關(guān)。

盡管我國3D打印技術(shù)行業(yè)發(fā)展相比歐美發(fā)達(dá)地區(qū)國家起步較晚，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個(gè)性化服務(wù)方面已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此，我國充分認(rèn)識(shí)到智能制造、數(shù)字化制造對(duì)我國的深刻影響，加快3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強(qiáng)國”轉(zhuǎn)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(duì)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(chǎn)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(jí)的產(chǎn)業(yè)，但在技術(shù)、成本等因素的約束下，當(dāng)前其制造業(yè)滲透率不足0.1%，仍處于產(chǎn)業(yè)化前期。

從3D打印行業(yè)產(chǎn)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(shè)備制造廠商和3D打印服務(wù)解決商；下游行業(yè)主要應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、汽車、醫(yī)療、教育、軍事、文化等等，特殊應(yīng)用主要包括生物、食品、建筑、人像打印等等。

預(yù)計(jì)未來十年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)將仍處于高速增長期，而中國在不斷突破技術(shù)壁壘的過程中，產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長，進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時(shí)期。在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械領(lǐng)域?qū)�金�?D打印的需求旺盛，應(yīng)用端呈現(xiàn)快速擴(kuò)展趨勢(shì)。未來，3D打印技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從簡(jiǎn)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(rèn)為3D打印將會(huì)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(shí)產(chǎn)權(quán)。3D打印基于中央大腦控制，以云端的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流、流程制造的可追溯性、過程質(zhì)量智能控制、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)性等各種優(yōu)勢(shì)，有望在智能制造中發(fā)揮更大的價(jià)值，并在重點(diǎn)行業(yè)快速突破成為主流生產(chǎn)方式，引領(lǐng)生產(chǎn)制造進(jìn)入社會(huì)化、定制化、分布式化的新時(shí)代。