印度3D打印的歷程與展望

中國、美國和德國等國家已廣泛采用增材制造 (AM)，印度在3D打印領(lǐng)域的進(jìn)展較慢。盡管如此，增材制造推動社會經(jīng)濟(jì)增長的潛力已經(jīng)引起了印度制造業(yè)的關(guān)注。下文總結(jié)了印度增材制造的歷史軌跡、國家 3D 打印戰(zhàn)略、行業(yè)重點和用例。


△印度是第八個積極參與增材制造研究的國家

印度增材制造的歷史軌跡
從最初的階段到今天的蓬勃發(fā)展，印度的3D打印進(jìn)程如下：。

1) 早期（1990 年代 – 2000 年代）：

印度最早的增材制造實例可以追溯到 20 世紀(jì) 90 年代末，當(dāng)時全球各行業(yè)開始探索快速原型制造。在此期間，一些印度公司和教育機構(gòu)開始進(jìn)口 3D 打印機，主要用于研究和原型制作。印度理工學(xué)院 (IIT) 孟買分校是先驅(qū)之一，設(shè)立了增材制造實驗室來探索這項新技術(shù)的潛力。

2）國內(nèi)制造商的崛起（2000年代-2010年代）：

到 2000 年代中期，印度出現(xiàn)了第一家國內(nèi) 3D 打印機制造商。Divide By Zero和Altem Technologies等公司開始提供自主開發(fā)的 3D 打印機，挑戰(zhàn)進(jìn)口機器的市場主導(dǎo)地位。這些機器主要采用熔融沉積建模 (FDM)，滿足教育機構(gòu)和小型工業(yè)不斷增長的需求。

3）擴(kuò)大視野（2010年代）：

2010 年代標(biāo)志著印度增材制造之旅的重大轉(zhuǎn)折。該國見證了致力于 3D 打印的初創(chuàng)公司激增，提供從原型設(shè)計到成品制造的各種服務(wù)。Imaginarium、Think3D和Sahas Softech等公司在該行業(yè)取得了顯著的進(jìn)步。這一時期也見證了金屬3D打印在航空航天、醫(yī)療保健和汽車等領(lǐng)域的興起。

印度政府認(rèn)識到增材制造的潛力，在“印度制造”運動下發(fā)起了多項舉措，以促進(jìn) 3D 打印的本土制造和研發(fā)。2017 年，與應(yīng)用研究國際合作，在 IIT 海得拉巴建立了增材制造卓越中心 (CoE-AM)，這是朝這個方向邁出的重要一步。

4）工業(yè)應(yīng)用的激增（2020年代）：
最近幾年標(biāo)志著印度增材制造之旅的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變。在技​​術(shù)進(jìn)步、成本下降以及對增材制造潛力的日益了解的推動下，這十年見證了 3D 打印在各個行業(yè)的快速采用。


△風(fēng)力渦輪機外殼在印度查坎的 GE 工廠制造

藍(lán)圖：印度國家增材制造戰(zhàn)略
印度的電子和信息技術(shù)部 (MeitY) 作為數(shù)字技術(shù)的核心機構(gòu)，制定了一項戰(zhàn)略來促進(jìn)增材制造行業(yè)的所有垂直領(lǐng)域，包括機器、材料、軟件和設(shè)計。

1) 增材制造國家戰(zhàn)略：

印度增材制造國家戰(zhàn)略旨在建立一個有彈性的生態(tài)系統(tǒng)，吸引全球增材制造專業(yè)知識并促進(jìn)當(dāng)?shù)夭捎�。這與“印度制造”和“AtmaNirbhar Bharat Abhiyan”倡議相一致，通過 3D 打印尋求自力更生。主要重點是提高國內(nèi)生產(chǎn)、減少進(jìn)口和促進(jìn)創(chuàng)新。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，印度正在投資先進(jìn)的增材制造技術(shù)，確保其 3D 打印行業(yè)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性，并力爭實現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先。

2) 戰(zhàn)略里程碑：

該國家戰(zhàn)略希望印度在全球增材制造市場中占據(jù)5%的份額，目標(biāo)是到2025年為GDP貢獻(xiàn)近10億美元。目標(biāo)包括：

●培育100家增材制造創(chuàng)新型企業(yè)。
●開發(fā) 50 項以印度為中心的增材制造技術(shù)。
●將印度定位為 3D 打印設(shè)計和制造的主要中心。
●提高 500 個不同行業(yè)的增材制造意識。

印度增材制造格局

1) 政府舉措：

●3D打印實驗室：位于奧蘭加巴德的國家電子與信息技術(shù)研究所建立了3D打印實驗室，并提供3D打印認(rèn)證課程。

●Atal 創(chuàng)新使命：根據(jù)這一使命，Atal Tinkering 實驗室已成立并配備了現(xiàn)代技術(shù)，包括 3D 打印機，鼓勵學(xué)生利用這些資源進(jìn)行創(chuàng)新。

●與美國研究所簽署諒解備忘錄：古吉拉特邦政府與美國 3D 技術(shù)研究所和 OEM 3D 系統(tǒng)合作，在全國工程學(xué)院創(chuàng)建了七個 3D 打印卓越中心。

●3D 生物打印實驗室：安得拉邦醫(yī)療科技區(qū)與臥龍崗大學(xué)合作建立了 3D 生物打印實驗室。

印度國家增材制造中心 (NCAM)由印度政府電子和信息技術(shù)部 (MeitY) 與 Telangana 政府和整個行業(yè)合作建立。NCAM 力求通過促進(jìn)行業(yè)內(nèi) 3D 打印的采用、關(guān)注本土化、提供最先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施、支持研究和開發(fā)以及促進(jìn)技能培訓(xùn)活動來培養(yǎng)有才華的勞動力來實現(xiàn)這一目標(biāo)。



2) 私營部門舉措：

●INTECH Additive Solutions： INTECH 總部位于班加羅爾，是印度金屬 3D 打印領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。他們開發(fā)了增材制造軟件，設(shè)計了印度第一臺金屬打印機，并創(chuàng)辦了增材制造數(shù)字培訓(xùn)學(xué)院。

●Ace Micromatic Group：他們的AMACE Solutions部門在 IMTEX 2023 上推出了最新的大型激光粉末床熔融機 ALM- 400 。該機器擁有 410/410/450mm 的構(gòu)建體積、1Kw 激光功率和其他專利功能。值得注意的是，Ace Micromatic Group目前是印度最大的機床集團(tuán)。

●Wipro：該公司推出了“Addwize”計劃，旨在幫助組織采用和擴(kuò)大金屬增材制造的使用，以獲得業(yè)務(wù)優(yōu)勢。

●AM Chronicle： AM Chronicle 是印度增材制造行業(yè)著名的信息和內(nèi)容平臺。AM Chronicle 是印度 3D 打印網(wǎng)絡(luò)的垂直媒體。


△ALM-400 金屬增材制造機

3）合作：

●IISc Bengaluru 的 COE：重工業(yè)部與 Wipro 合作創(chuàng)建了印度第一臺工業(yè)級 3D 打印機。

●惠普公司：與安得拉邦政府簽署諒解備忘錄，建設(shè) 3D 打印卓越中心。

●Stratasys 和 NTTF：他們推出了印度首個 AM 認(rèn)證課程，以縮小行業(yè)技能差距。

4）學(xué)術(shù)界和研究：
印度的多家知名機構(gòu)目前正在使用增材制造技術(shù)，包括：

●海得拉巴國際高級研究中心 (ARC)（技術(shù)：SLM、OED）
●國防冶金研究實驗室 (DMRL)（技術(shù)：LENS）
●Raja Ramana 先進(jìn)技術(shù)中心 (RRCAT)（技術(shù)：LENS）
●機械工程研究所 (CMERI)
●加爾各答中央玻璃陶瓷研究所 (CGCRI)（技術(shù)：SLM）
●電化學(xué)研究中心 (CECRI)
●制造技術(shù)研究所 (CMTI)（技術(shù)：SLM、OED）
●印度理工學(xué)院孟買分校 (IITB)（技術(shù)：wire-LAM、CMTJ）
●印度海得拉巴理工學(xué)院 (IITH)（技術(shù)：Wire ARC）
●IIT Kharagpur（技術(shù)：SLM）

此外，印多爾的 RRCAT 和加爾各答的 CGCRI 率先開展了鎳鈦合金部件的增材制造研究。DMRL 在通過 LENS™ 工藝使用 SS316 和 IN625 合金制造離散且成分多樣的材料方面取得了長足進(jìn)步。此外，RRCAT 的激光團(tuán)隊創(chuàng)新了一種本土激光工程同軸送粉增材制造系統(tǒng)，研究多種合金以評估其微觀結(jié)構(gòu)和機械屬性。

印度增材制造的行業(yè)重點

1) 電子產(chǎn)品：
電子行業(yè)是一個大批量生產(chǎn)領(lǐng)域，面臨著各種挑戰(zhàn)，致殘率高達(dá) 8.5-11%。盡管具有潛力，增材制造在電子領(lǐng)域的采用率仍然低迷。該領(lǐng)域的增材制造技術(shù)通常采用導(dǎo)電和絕緣油墨通過紫外線固化材料噴射。電子和信息技術(shù)部已推出多項舉措來促進(jìn)國內(nèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展。

2）航空航天：
印度的航空航天業(yè)以進(jìn)口為主；約70%的原材料，包括特種合金，以及衛(wèi)星中50%以上的電子元件。印度國防部門正準(zhǔn)備采購約 750 架飛機和直升機。預(yù)計到 2025 年，該國的國防 MRO 市場將達(dá)到 25 億美元。

3）防御：
印度是世界第二大國防裝備進(jìn)口國。每年，國防采購訂單達(dá)到驚人的1000億美元。最近對外國直接投資規(guī)范進(jìn)行了修改，允許高達(dá) 74% 的外國投資進(jìn)入國防部門。

4）汽車：
印度汽車工業(yè)占全國GDP的7.5%，2018-19年汽車零部件進(jìn)口額達(dá)176億美元。隨著行業(yè)向 BS-VI 規(guī)范過渡，增材制造技術(shù)帶來了可喜的好處。一個顯著的例子包括印度一家頂級汽車制造商利用 Stratasys 的增材制造技術(shù)來大幅節(jié)省制造成本。

5) 醫(yī)療器械：
印度的大部分醫(yī)療器械需求（70-90%）是通過進(jìn)口滿足的。該行業(yè)正蓄勢待發(fā)，預(yù)計到 2025 年其價值將達(dá)到 25-300 億美元。2018 年，該國發(fā)生了驚人的 4,67,044 起道路事故，凸顯了醫(yī)療設(shè)備的需求。值得注意的是，3D 打印假肢正在印度成為一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

6) 建筑與建筑：
2020 年 3 月的最新數(shù)據(jù)顯示，403 個基礎(chǔ)設(shè)施項目成本超支，每個項目超過 15 億盧比。增材制造在從住房到橋梁制造的各種建筑工作中發(fā)揮了重要作用。印度理工學(xué)院馬德拉斯分校 (IIT Madras) 和當(dāng)?shù)匾患页鮿?chuàng)公司的突破性創(chuàng)新推出了一項技術(shù)，使混凝土能夠在短短 3-5 小時內(nèi)凝固。

增材制造跨行業(yè)應(yīng)用一覽

1) 航空航天和國防：

HAL 進(jìn)軍 3D 打印：印度斯坦航空有限公司 (HAL) 與 Wipro 3D 合作開發(fā) 3D 打印飛機部件，標(biāo)志著印度航空航天領(lǐng)域的一個重要里程碑。第一個全 3D 打印火箭發(fā)動機：在印度國家太空推廣和授權(quán)中心 (IN-SPACe) 和印度空間研究組織的支持下，印度航天初創(chuàng)公司Agnikul Cosmos于 2022 年成功測試了世界上第一個全 3D 打印火箭發(fā)動機（印度空間研究組織），驗證了將火箭發(fā)動機制造為單個硬件的技術(shù)可能性。Agnikul Cosmos 的單件 3D 打印引擎。Agnikul Cosmos 的單件


△3D 打印引擎

2）醫(yī)療保健和生物醫(yī)學(xué)：

定制植入物和手術(shù)導(dǎo)板：Osteo3D總部位于班加羅爾，在 3D 打印醫(yī)療模型和手術(shù)導(dǎo)板方面處于領(lǐng)先地位，協(xié)助外科醫(yī)生規(guī)劃復(fù)雜的手術(shù)，尤其是頜面手術(shù)。
生物打印創(chuàng)新：印度理工學(xué)院德里分校在組織 3D 生物打印方面的研究促成了生物打印軟骨的開發(fā)，預(yù)示著再生醫(yī)學(xué)的重大進(jìn)步。

3）汽車：

Mahindra 的快速原型制作：Mahindra 集團(tuán)已將增材制造集成到其設(shè)計流程中，簡化了原型開發(fā)。塔塔汽車的按需備件：采用增材制造生產(chǎn)備件使塔塔汽車能夠降低庫存成本并提高零件可用性。

4）建筑：
●印度首個 3D 打印安全館：Godrej Construction 和 IIT 馬德拉斯初創(chuàng)公司 Tvasta 在孟買的 Godrej & Boyce 校區(qū)聯(lián)合創(chuàng)建了印度首個 3D 打印安全館。該創(chuàng)新結(jié)構(gòu)使用機械臂 3D 打印機，展示了 3D 打印在建筑領(lǐng)域的未來潛力。

●世界上第一座 3D 打印寺廟：Apsuja Infratech 和 Simpliforge Creations 正在 Telangana 的 Siddipet 建造世界上第一座 3D 打印寺廟。這座占地 3,800 平方英尺的創(chuàng)新寺廟展示了獨特的印度教神靈設(shè)計，凸顯了 3D 打印在建筑領(lǐng)域的巨大潛力。該建筑是使用 Simpliforge 先進(jìn)的機械臂系統(tǒng)和本土材料進(jìn)行的，

●Kerala首座 3D 打印建筑：“Amaze 28”是喀拉拉邦 PTP Nagar KESNIK 園區(qū)的第一座 3D 打印建筑，僅用 28 天就建成，耗資 110 萬盧比。使用 Tvasta 的軟件，這種高效的施工方法有望實現(xiàn)更快、更具成本效益的施工過程。該技術(shù)顯著減少了勞動力和時間，有可能改變傳統(tǒng)的施工技術(shù)。


△印度首個 3D 打印安全館

結(jié)論
印度在 3D 打印領(lǐng)域的歷程是持續(xù)壯大的。從 20 世紀(jì) 90 年代的起步階段到今天蓬勃發(fā)展的龐大系統(tǒng)，印度的增材制造格局一直受到創(chuàng)新、戰(zhàn)略規(guī)劃以及公共和私人舉措的融合的影響。隨著從航空航天到醫(yī)療保健等行業(yè)紛紛采用增材制造，印度有望重新定義全球制造范式。盡管挑戰(zhàn)依然存在，但印度的適應(yīng)能力、遠(yuǎn)見卓識和協(xié)作精神預(yù)示著增材制造未來將在印度社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。