文物修复只是增材制造技术应用场景的一个缩影。作为先进制造的重要发展方向，增材制造技术目前已在航空航天、轨道交通、新能源汽车、医疗装备等战略新兴产业领域展示了重大应用价值和广阔的应用前景。近日在江苏省徐州市举行的“2021增材制造创新发展论坛”上，与会者认为，在相关政策的支持下，经过近几年的不懈努力，我国增材制造产业已经从产业培育迈入了应用推广的新阶段。未来，随着增材制造技术的快速发展，应用场景的不断拓宽，必将成为赋能制造强国建设强力的重要手段。
增材制造产业迈入应用推广新阶段
增材制造俗称3D打印，以数字模型文件为基础，采用金属、高分子等专用材料，进行逐层打印、堆积，形成实体实物的过程，是数字和制造紧密结合的体现。工业和信息化部装备工业发展中心李方正博士表示，增材制造作为颠覆传统产品生产制造理念，带动传统制造技术更新迭代，实现跨越式发展的手段，已经成为全球科技的焦点。目前美国、德国、欧盟等世界主要经济体纷纷加紧谋划布局，把增材制造作为重振制造业竞争力、抢占未来经济战略高点的重要手段。
经过近40多年发展，我国增材制造产业化步伐明显加快。据李方正介绍，为进一步推动增材制造产业发展，工业和信息化部近年来联合财政部等相关部门先后印发了《国家增材制造产业发展推进计划(2015—2016》《增材制造产业发展行动计划(2017—2020)》等政策规划。不仅如此，2017年以来，国家及部委层面先后发布增材制造相关政策超过20项，地方也相继出台增材制造相关政策100余项。通过政策引导，增材制造关键技术不断创新，装备材料性能显著提升，行业应用日益广泛，生态环境正在加速完善，正在进入由产业培育迈入应用推广的新阶段。
据中国增材制造产业联盟不完全统计，目前我国增材制造全产业链相关企业超过千家，本土企业实现快速成长。2020年联盟重点联系的62家企业产值达到123亿元，同比增长15%。在工业、医疗、消费等领域保持较快增长的同时，我国增材制造产业已初步形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心，中西部地区为纽带的产业空间发展格局。
近年来，在相关政策的支持和引导下，在行业企业的共同努力下，我国增材制造产业发展势头持续向好，重大技术成果不断突破，产业发展进入了新阶段。目前，我国增材制造已在航空航天、汽车、生物医疗、模具制造、文化创意等重点领域得到应用，产业规模增长很快。
据李方正介绍，在航空领域，2017年5月，搭载着我国自主研发生产的28件增材制造钛合金舱门零件的大型喷气式客机C919首飞成功。在汽车制造领域，一汽大众采用增材制造技术生产的后排吹角风道系统，不仅将加工周期由148天缩短至7天，成本也由3.54万元降低至3000元。在生物医疗领域，南方医科大学珠江医院使用的增材制造颅骨产品，不但可以保证成骨细胞的正常生长，还能确保核磁共振等医学检查时不受影响，特别适用于眼眶周围、颧骨颧弓、部分上颌骨等不规整骨骼的修复。
与会者认为，随着技术的不断发展及成熟，更多3D打印企业的行业应用解决方案越来越高效，打印产品的效率越来越高，生产成本越来越低，技术创新能力普遍增强，这些都为3D打印走向大规模应用营造了浓厚的市场氛围。
不断拓宽增材制造应用场景
增材制造在制造业的普及程度，关键还是取决于新兴材料的发展，专用材料也是增材制造技术创新的核心要素。
“增材制造材料是支撑增材制造产业进步的关键基础，也是增材制造进行创新的核心要素。由此可见，材料的性能很大程度上决定了产品的综合性能。”国家增材制造创新中心副总工程师张丽娟告诉记者，目前我国增材制造材料向更强、更韧、缺陷更少、应力更低的方向发展，其应用领域也在不断地扩展。
以光敏树脂为例，其在医疗模具、珠宝首饰领域广泛应用。它的金属粉末应用到航空航天、汽车特殊工装和医疗植入，制成的线材可用于文物复原、雕塑和文艺创作。很长一段时间3D打印材料全部依赖进口，是增材制造领域发展的“卡脖子”技术难题，如今我国自主生产的增材制造材料正在取代甚至超越进口产品。
“目前增材制造技术与智能化以及新材料、新工艺不断融合、交互发展，给传统制造技术带来了颠覆性的创新。增材制造技术无论是在基础研究、关键技术还是产业发展方面都取得了飞速发展。在基础研究方面，新工艺、新原理、新材料和新应用不断涌现。在制造方面，呈现出从工业品向消费品发展、从小型产品向大型产品发展的势头。”中国航发商用航空发动机有限责任公司研发中心副主任雷力明告诉记者，美国通用电气公司采用增材制造技术制造飞机发动机零部件，在改变传统加工工艺的同时，极大地提升了产品的性能。美国“太空制造”公司还成功在太空环境下完成了大型物体的增材制造。
“增材制造迅速发展，开辟出神奇的世界，这项技术也一直被视为一项关键性的技术。在国外，有很多企业认为3D打印将对商业模式和价值链产生深远的影响。”雷力明介绍说，一项最新统计显示，预计到2024年，全球骨外科手术植入物的医疗市场规模将从2016年的12.29亿美元飙升至96.39亿美元，其中3D打印植入物的市场规模达81.2亿美元。除了骨外科领域，全球2019年增材制造产值为118.67亿美元，仅占制造业产值0.0927%。未来几年，全球增材制造产品将在航空、航天、医疗、模具、能源领域得到广泛的应用，预计产值可达到6400亿美元，占制造业产值5%以上。
与会者认为，巨大的市场空间，让越来越多的企业涌入了3D打印的行列，个性化定制的商业模式也让世界各大先进制造企业纷纷引入3D打印，这不仅意味着生产的产品将以“1”为单位，也意味着整个制造业的生态系统将发生改变。
“我国增材制造近年来快速发展，目前虽与美国、德国同处第一集团，但还存在原创性技术不够，特别是高端产品跟国外还有距离。”李方正告诉记者，为进一步拓宽增材制造应用场景，让其为制造业强国赋能，我国将采取以下措施：一是把增材制造的内容纳入工业和信息化部组织编制的《智能制造“十四五”的规划》，进一步完善《国家增材制造产业创新发展指南(2021—2023)》，在进一步强化政策支持的同时，加快推进增材制造的发展。二是探索开展增材制造产业应用试点的工作，通过示范引领，推动产业优化布局，进一步提升智能制造、增材制造应用的深度和广度。三是依托中国增材制造产业联盟积极开展经验交流，供需对接等活动，及时推广增材制造新技术和应用经验。
