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摘要：增材制造技术作为先进制造业的重要组成部分，成为世界各国制造业发展的重要方向。目前，我国增材制造产业发展势头良好，产业规模快速增长，产业格局基本形成，技术实力不断增强，行业应用逐步拓展，配套服务更加便捷。未来，我国增材制造产业将进一步快速发展，但仍面临增材制造创新能力不足、产业竞争力不强、关键技术滞后、高端装备及专用材料性能不佳、标准体系缺失等问题。在此背景下，我国应重视技术创新，强化行业整合能力，积极构筑产业发展信心，主动参与国际合作，完善行业支撑体系，以推动我国增材制造产业的发展。

关键词：增材制造；发展趋势；面临问题；政策建议

增材制造是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的深度结合，正深刻影响着传统工艺流程、生产线、工厂模式和产业链组合，是先进制造业的重要组成部分，已成为世界各国积极布局的未来产业发展新增长点。近年来，我国高度重视增材制造产业发展，将其作为“中国制造2025”战略的发展重点。增材制造产业正从起步阶段向高速成长阶段迈进，研究我国增材制造产业的发展现状、趋势及存在的问题，把握产业发展方向，对推动我国增材制造产业健康有序发展意义重大。 内容来自dedecms

一、我国增材制造产业发展现状

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（一）产业规模快速增长

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随着增材制造技术的不断成熟和应用行业的逐步拓展，近年来全球增材制造产业规模实现持续快速增长。据Wohlers Associates对全球61家工业系统制造商、19家专用材料生产商、100家服务提供商及一批消费级增材制造设备制造商的统计数据显示，2016年，全球增材制造产业产值达60.63亿美元，同比增长17.4％，近三年复合增长率（GARG）高达26.0％。据中国增材制造产业联盟统计，2016年我国增材制造产业产值超过80亿元，同比增长超过50％，规模以上增材制造企业总产值达20.3亿元，比2015年的10.8亿元增长87.5％。从产值构成看，2016年我国增材制造装备产值占增材制造业的半壁江山，达50.1％，专用材料和服务的产值占比分别为26.9％和23.0％。（见图1） 织梦好，好织梦

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（二）产业格局基本形成

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经过30多年的发展，我国增材制造产业已初步形成以环渤海地区、长三角地区和珠三角地区为核心，中西部地区为纽带的产业空间发展格局。环渤海地区增材制造产业发展处于国内领先地位，形成以北京为核心，多地协同发展，各具特色的产业发展格局。据统计，2016年北京市从事增材制造技术研发、生产与服务的企业达70家以上，实现销售收入约5亿元。长三角地区具备良好的经济发展优势、区位条件和较强的工业基础，已初步形成包括增材制造设备研究开发、生产、应用服务及相关配套设备的增材制造产业链。珠三角地区增材制造产业发展侧重于应用服务，主要分布在广州、深圳、珠海和东莞等地。陕西、湖北、湖南等省份是我国增材制造技术中心和产业化重镇，集聚了一批龙头企业。安徽省也是增材制造产业的重要集聚区，芜湖市繁昌县的春谷3D打印智能设备产业园已成为华东地区最大的增材制造产业集聚区。 copyright dedecms

（三）技术实力不断增强 copyright dedecms

随着增材制造相关研究的不断深入，近年来，我国突破了一批高性能增材制造装备和专用材料制造装备技术，在部分技术领域达到国际先进水平。

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1.部分工艺技术全球领先。我国增材制造的技术水平与国外不存在代差，且在大尺寸激光增材制造和复合增材制造领域处于国际领先水平。如，北京航空航天大学王华明团队开发的激光成形技术可成形钛合金大型复杂整体构件，解决了激光快速成形大型整体钛合金主承力结构件变形与开裂的技术难题，该技术获国家科学技术发明一等奖，已应用于航空航天领域。[1]华中科技大学张海鸥团队开发的智能微铸锻铣复合制造技术将金属铸造和锻压技术合二为一，提高了产品的强度和韧性、疲劳寿命和可靠性，可成形产品尺寸达2米以上，该技术已在西航动力公司和南方航空动力公司的产品研发环节获得应用。[2] dedecms.com

2.专用新材料取得突破。增材制造专用材料的类型和品质决定增材制造产品及服务的质量。目前，我国已开发出近百种增材制造专用材料。如，在金属材料领域，我国已基本掌握等离子旋转电极法（PREP）和气雾化法（GA）两大粉末制备工艺，[3]中科院金属研究所、飞而康快速制造科技有限责任公司、中航迈特粉冶科技（北京）有限公司、浙江亚通焊材有限公司等在金属粉末制备领域具备一定实力。钛合金、高温合金、不锈钢、模具钢等金属粉末已实现量产，国产粉末的粒径、球形度、氧含量等核心指标与国外粉末无明显差距。又如，在非金属材料领域，湖南华曙高科技有限责任公司在高温高压高精度的高分子及其复合材料研制方面取得一系列突破，[4]已成功开发出尼龙粉末材料、碳纤维复合材料、玻璃微珠复合材料等多系列专用材料，打破国外垄断，并与巴斯夫股份公司共同研制具有更高强度及热稳定性的PA6材料，实现高性能高分子材料在汽车工程等工业领域直接产品制造中的突破性应用。

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3.核心装备性能不断提升。随着工艺技术研究的持续深入和制造技术的不断创新，我国增材制造装备性能稳步提升，在大型化、高精度、高效率方面取得一系列进展。激光选区熔化技术（SLM）装备的研发难度随成形尺寸的增加而加大，[5]如，苏州西帝摩三维打印科技有限公司在大尺寸SLM增材制造装备领域取得突破，其研发的XDM750型装备成形尺寸达到750mm×750mm×500mm，是目前国内成形尺寸最大的铺粉增材制造设备；深圳摩方材料公司自主研发面投影微立体光刻装备，成形精度已达微米级，在微流控芯片领域的应用前景广阔；2017年，珠海赛纳打印科技股份有限公司推出基于白墨填充式（WJP）多喷头技术的彩色多材料增材制造装备J501pro，通过3组高精度喷头（共计3840个喷孔）将高分子聚合物喷射后通过光固化打印，实现多达6种材料的复合彩色成形，最大分辨率达14μm和1800dpi。 dedecms.com

（四）行业应用逐步拓展 织梦内容管理系统

增材制造应用领域逐步拓展，产品质量不断提升。目前，增材制造初步成为产品研发设计、创新创意及个性化产品的实现手段及高端装备零部件直接制造、新药研发、临床诊断与治疗的工具。[6]如，西安铂力特激光成形技术有限公司针对航空航天极端复杂的精密构件加工制造问题，利用SLM技术解决了随形内流道、复杂薄壁、镂空减重、复杂内腔、多部件集成等复杂结构问题，每年可提供复杂精密结构件8000余件；鑫精合激光科技发展（北京）有限公司采用激光选区熔化技术自主研发制造大尺寸薄壁钛合金点阵夹层结构件——集热窗框，满足了火星车产品的技术要求，保障了火星车产品的顺利研发与实验；国产C919客机机头工程样机钛合金主风挡窗框、前后三叉接头等大型复杂钛合金关键构件均采用激光增材制造技术成形。此外，2016年7月，基于三维精准构建技术（3D ACT）研发的脊柱椎间融合器正式获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）批准，[7]这是我国首例获得CFDA上市许可的金属增材制造椎间融合器产品。 内容来自dedecms

（五）配套服务更加健全 copyright dedecms

随着全国增材制造标准化技术委员会、中国增材制造产业联盟、国家增材制造创新中心（筹）、国家增材制造产品质量监督检验中心（筹）等行业组织相继成立，我国增材制造产业服务支撑体系正逐步建立。同时，增材制造配套服务也日趋完善。如，航天云网科技发展有限责任公司、青岛三迪时空网络科技有限公司等企业积极搭建增材制造大数据平台，推动增材制造产品的生产、销售和服务。 内容来自dedecms

二、增材制造产业发展趋势 copyright dedecms

（一）呈持续高速增长态势 内容来自dedecms

增材制造产业正从起步期迈入成长期，呈加速增长态势。据Wohlers Associates统计，在1988～2015年的28年中，全球增材制造产业的年复合增长率为26.2％，其中，2012～2014年的年复合增长率高达33.8％。按照产业生命周期理论，预计未来10年，全球增材制造产业仍将处于高速增长期，发展潜力巨大。（见图3）据国际数据公司IDC预测，2016～2020年，全球增材制造产业将保持22.3％的年复合增长率，至2020年全球增材制造产业产值将达289亿美元。而麦肯锡预测，到2025年全球增材制造产业可能产生高达2000亿～5000亿美元经济效益。 dedecms.com

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（二）增材制造技术不断突破

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增材制造材料、工艺、装备技术日新月异，不断取得突破。在材料方面，逐渐由单一材料向复合材料方向发展。现有增材制造专用材料包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和生物材料四大类，但单一材料种类较少和性能不足严重制约了增材制造技术的应用和推广。将纳米材料、碳纤维材料等与现有材料体系复合，开发多功能纳米复合材料、纤维增强复合材料、无机填料复合材料、金属填料复合材料和高分子合金等复合材料，不仅赋予了材料多功能性特点，而且拓宽了增材制造技术的应用领域，使复合材料成为专用材料的发展趋势之一。

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在装备方面，将向成形尺寸更大、精度更高、更智能的方向发展。一是增材制造装备向大型化发展，实现大尺寸结构件的一次成形，保证组织和性能的一致性和完整性，在航空航天领域的应用前景广阔。二是增材制造技术的成形尺寸也在向微型化发展。现有增材制造的成形精度已达到微米级，未来将向纳米级的成形精度发展，可显着简化微流控芯片的加工过程，极大促进增材制造微流控芯片技术在分析化学、医学诊断、细胞筛选等领域的应用。三是增材制造装备制造包括制造工艺、核心元器件和技术标准及智能化系统集成，传感器、微处理器、数据存储装置等智能部件将融入增材制造装备，以感知、存储工艺数据，实现成形过程的实时记录和反馈等功能，实现装备的智能化。

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（三）工业级增材制造将成为主流方向 织梦好，好织梦

工业级增材制造可广泛应用于传统产业转型升级和战略性新兴产业发展，随着增材制造技术的逐渐成熟和成本的不断降低，市场需求和发展潜力较大。尤其在工业级增材制造领域，已展现强势增长势头。据统计，2016年全球有97家工业级增材制造装备制造商，相比2014年的49家，3年时间实现了翻倍增长。航空航天、汽车、航海、核工业及医疗器械等领域对工业级增材制造装备的需求十分旺盛，应用端呈快速扩展态势。

（四）融合式制造重塑增材制造新模式

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增材制造正融入传统制造及智能制造体系，赋予了增材制造融合发展新模式。增材制造与传统的减材制造融合，在提升增材制造技术成形效率和精度的同时，又助力企业实现柔性制造，赋予现有加工中心或生产线个性化与高效率的成形特点，成为增材制造技术的发展趋势之一。将增材制造装备纳入智能制造生产体系，成为智能制造生产线的组成部分，实现生产过程的实时管理和优化，并通过云制造实现分散的社会智力资源和增材制造资源的快速集成，将重塑增材制造技术及应用模式。 内容来自dedecms

（五）应用的深度和广度持续拓展

从应用细分领域看，在工业领域，增材制造技术的应用已从简单的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展，正渗透到复杂结构件设计及制造领域。同时，在造型评审、设计验证、复杂结构零件、多材料复合零件、轻量化结构零件、定制专用工装、表面修复、个性换装件等方面的应用越来越多。如，在生物医疗领域，依据患者医学影像数据制作增材制造的生物模型已成为辅助治疗的手段，包括术前模拟、手术导板等应用，未来或将从“非活体”打印逐步进阶到“活体”打印。

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三、我国增材制造产业发展面临的问题

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（一）协同创新能力不强 织梦内容管理系统

1.产学研机制不完善。目前，国内很多增材制造的创新性技术仍滞留在高校院所，难以实现产业化，产学研用密切结合的研发及产业化协同推进机制尚未有效形成。高等院校、科研机构和企业各自为战，技术和产品研发重复投入，信息、资源不能实现共享问题较为突出。 内容来自dedecms

2.产业整合能力不强。增材制造产业上下游缺少合作研发和资源整合，大部分企业“单打独斗”。增材制造材料性能决定了最佳成形工艺的选择，也直接影响了产品质量。我国增材制造装备企业与材料企业缺乏合作，上游专用材料与中游装备的产业链整合也乏善可陈，导致装备与材料性能匹配错位，难以达到最佳的成形效果。而国外厂商往往注重提供“装备+材料+服务”的成套解决方案，如电子束增材制造装备供应商瑞典Arcam公司通过收购钛合金粉末制备公司AP&C，为客户提供完整的增材制造服务。[8]

（二）产业国际竞争力不强

1.产业规模较小。我国增材制造产业近年来虽然取得长足进步，但产业规模整体偏小，呈现“小、散、弱”的状态。据中国增材制造产业联盟不完全统计，2016年我国增材制造产业产值约为80亿元，仅占全球增材制造产业（60.6亿美元）总产值的20％，该占有率与我国作为世界制造业第一大国的地位不匹配。此外，我国虽然现有增材制造企业几百家，但缺少规模大、实力强的龙头企业，在与Stratasys、3D Systems、EOS等跨国公司竞争时处于劣势。目前，国内规模最大的增材制造企业年销售收入仅3亿多元，与美国Stratasys公司45亿元的年销售额相距甚远。

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2.企业创新能力不强。我国企业缺少增材制造技术的原创性专利，面临专利纠纷时处于劣势。发明专利的保护期一般为20年，目前，光固化成形（SLA）、熔融沉积成形（FDM）、激光选区烧结（SLS）和激光选区熔化（SLM）等增材制造原创性专利已过期，[10]但仍有部分增材制造技术处于专利保护期内。国内企业缺少在专利领域的提前布局，导致在知识产权纠纷中处于劣势。如，2013年北京太尔时代科技有限公司曾因专利问题在美国被Stratasys公司起诉，面临巨额诉讼费和代价巨大的败诉风险，无奈选择向Stratasys公司支付高昂的和解费用。可见，国内企业规模整体偏小，抵抗大公司专利诉讼的能力较弱，行业发展存在隐患。

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（三）产业链条有待完善

我国增材制造产业中游的装备制造能力突出，下游应用持续拓展，但上游产业发展存在明显短板。

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1.核心零部件受制于人。如，我国激光器、电子束枪、扫描振镜、动态聚焦镜等核心器件受制于人。其中，国产激光器、电子束枪的稳定性和使用寿命与国外同类产品存在较大差距，激光器市场大部分被IPG、SPl、Trumpf等3～4家国外企业占有。而大功率激光扫描振镜和动态聚焦镜等精密光学器件尚未实现国产化，市场全部被德国Scanlab公司和Raylase公司占有。

2.专用材料发展滞后。我国在增材制造专用新材料领域的发展仍显滞后，面临材料选择局限性较大、品种少、供应商少、高性能材料严重依赖进口的现状。目前，国内只开发出钛合金、高强钢等几十种金属和非金属材料，而且金属材料成形品的可靠性、稳定性普遍不高且缺乏试验验证，装机件粉末原材料由于不可循环利用浪费量大，铝合金、镍基合金、钴铬合金等尚不具备批量生产能力。此外，国外设备厂商“装备+粉末”的捆绑销售政策制约了国产粉末的发展。如，瑞典Arcam公司为客户提供设备自带的工艺包和配套使用的纯钛、TC4、IN718等粉末，若采用国产粉末，需将粉末技术参数提交并待Arcam公司技术人员确认后才可使用，对具有一定保密性质的创新工作造成一定影响。 内容来自dedecms

3.软件系统依赖进口。我国绝大部分增材制造软件市场被国外企业占据，用于支撑设计、扫描路径形成、方案制定的专用工艺软件及控制软件在国内仍处于起步阶段，有些软件甚至处于空白。比利时Materialize公司在软件领域处于垄断地位，其软件系统对增材制造工艺参数的收集威胁国内产业安全。 本文来自织梦

（四）标准认证体系欠缺 dedecms.com

目前，虽然我国已提出增材制造领域的8项国家标准，[10]但尚未建立起涵盖设计、材料、工艺设备、产品性能、认证检测等在内的完整的增材制造标准体系。行业标准的缺失，很大程度上制约了增材制造技术成果的累积、固化和推广应用，未能架起技术和产业衔接的桥梁，不利于产业的快速发展。欧美发达国家和地区非常重视增材制造标准体系的建设，早在2009年美国就成立了标准技术委员会，[11]在增材制造专用术语、专用材料、测试方法、过程控制和零件设计五个方面开展相应标准的制订工作。2012年，美国又专门针对金属增材制造，从材料、工艺设备、资质和认证、建模和仿真等方面制订了相应的技术标准。

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四、促进我国增材制造业发展的建议

（一）完善创新体系，强化技术自主研发 dedecms.com

一是完善国家增材制造创新中心运行机制，鼓励有产业基础和技术条件的地区建设省级增材制造创新中心。建立以产业发展需求为导向、市场选择为机制、政产学研用协同的增材制造创新体系，推进增材制造领域前瞻性、共性技术研究和先进科技成果转化，打造一批产业技术创新平台。二是加强自主创新，开发具有自主知识产权的新技术、新模式，通过跟踪国外专利，主动采取规避措施，避免潜在的专利纠纷。三是强化关键共性技术研发。围绕提高增材制造基础研究能力，提升增材制造产业上下游技术水平，重点突破高性能材料研发与制备、高质量高稳定性增材制造装备、高效复合增材制造工艺、微纳结构增材制造、核心支撑软件开发等关键共性技术。四是积极跟踪增材制造技术的发展趋势，制定增材制造技术发展路线图，提早布局新一代增材制造技术研究。 内容来自dedecms

（二）推动合作研发，打破捆绑销售模式 织梦内容管理系统

国外装备制造商通过与金属材料捆绑销售的模式，实现利益最大化。对不同的金属粉末材料，其成形质量与装备的工艺参数密切相关。国际上很多装备制造商与材料供应商合作，打通材料研发与设备制造的关键环节，优势互补，在提升增材制造装备竞争力的同时，通过捆绑销售实现利益最大化。如，瑞典Arcam公司通过收购钛合金粉末生产商加拿大AP&C公司提高材料与装备的配套能力，德国EOS、SLM Solutions等公司则采用“装备+材料”捆绑销售模式，限制了国产粉末的发展。我国应借鉴其他国家的经验，推动装备制造商与上游材料供应商的合作研发或产业并购，针对装备和工艺研发专用材料，更好地发挥装备和材料性能，从而打破捆绑销售模式，提升产业竞争力。

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（三）构筑产业发展信心，大力支持国产装备 织梦内容管理系统

我国增材制造技术水平与国际先进水平不存在代差，甚至在同轴送粉增材制造等领域处于领先地位，装备的进口替代空间大。因此，国产装备制造商应主动寻求合作，深入了解用户企业需求，积极展示企业技术实力，构筑产业发展信心；用户企业应给予国产装备容错和改进的空间，共同推动我国增材制造产业竞争力的提升。

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（四）积极参与国际合作，提升产业综合实力 织梦内容管理系统

一是加强与国际先进企业技术合作，结合我国增材制造产业链的薄弱环节，加强在粉末制备、大功率激光器、扫描振镜等领域的合作交流，充分引进、消化、集成国外先进企业的技术成果。二是支持国内企业积极“走出去”，开展并购、股权投资、创业投资及建立海外研发中心，培育具有国际竞争力的增材制造龙头企业。三是引导国外企业在华设立研发基地或研发中心，带动国内增材制造研发水平的整体提升。四是积极参与“一带一路”建设，推进增材制造技术在沿线国家的推广应用。

（五）建立支撑体系，完善行业配套服务 dedecms.com

一是健全增材制造标准体系，支持创新设计、专用材料、工艺技术、装备、检验检测、数据和服务等重点领域的国家、行业、地方、团体标准的制定，积极主导或参与国际标准化工作，推动我国优势增材制造技术和产品转化为国际标准。二是建立增材制造检测和认证体系，围绕增材制造工艺装备、核心器件、专用材料和产品等，开展技术和产品特性的检测基础理论和方法研究，逐步建立增材制造检测、认证体系。三是健全人才培养体系，推进产学合作协同育人，扩大增材制造相关专业人才培养规模，完善配套支撑的课程设计、教材开发、师资队伍、专门实验室等方面建设，建立和完善人才激励机制，落实科研人员科研成果转化的股权、期权激励和奖励等收益分配政策，形成与增材制造产业发展需求相适应的人力资源建设格局。

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参考文献：

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[1]王华明.高性能金属构件增材制造技术开启国防制造新篇章[J].国防制造技术，2013（3）：5-7.

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[2]中国“智能微铸锻”技术突破金属3D打印技术障碍[J].智能制造，2016（8）：8.

[3]张飞，高正江，马腾，等.增材制造用金属粉末材料及其制备技术[J].工业技术创新，2017（4）：59-63.

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[4]吴琼，陈惠，巫静，等.炭纤维/尼龙12复合粉体的制备及选择性激光烧结行为[J].功能材料，2016（4）：174-177. copyright dedecms

[5]张乔石.SLM成形质量影响因素分析与提高[D].合肥：合肥工业大学，2016.

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[6]李方正.中国增材制造产业发展及应用情况综述[J].工业技术创新，2017（4）：1-5. copyright dedecms

[7]刘忠军.金属3D打印骨科内植物的应用现状与发展趋势浅析[J].骨科临床与研究杂志，2017（2）：65-67. 织梦好，好织梦

[8]孙世杰.增材制造方法生产的TiAl合金零件将被应用于飞机发动机涡轮叶片[J].粉末冶金工业，2015（1）：65-66. 本文来自织梦

[9]杨铁军.产业专利分析报告（第18册）——增材制造[M].北京：知识产权出版社，2014. 织梦好，好织梦

[10]彪伟.全国增材制造标准化技术委员会成立[J].中国标准化，2016（5）：23. copyright dedecms

[11]黄健，姜山.3D打印技术将掀起“第三次工业革命”[J].新材料产业，2013（1）：62-67. copyright dedecms