印度增材制造国家战略

一年前，印度电子和信息技术部(MeitY) 于 2022 年 2 月 24 日宣布了增材制造国家战略。一年后，来自Telangana政府和印度理工学院孟买分校(IITBombay)的研究人员对此展开了见解，下面请跟随南极熊一起，深入了解该战略以及印度增材制造在工业市场的发展现状。



Telangana政府工业和商业( I&C) 部以及信息技术、电子和通信 (ITE&C) 部首席秘书 Jayesh Ranjan (IAS)在解释说，“颁布此项国家战略，目的是到2025年将印度增材制造市场份额提高到全球市场的 5%，GDP增加近10亿美元。”

印度3D打印政策概览
印度政府表示，该战略旨在体现“印度制造”(Make in India)计划和“自力更生的印度”(Atma Nirbhar Bharat Abhiyan)的原则，这些原则提倡和促进通过技术创新和转型实现自力更生，旨在从未来的增长机会中激发最大的经济利益，同时最大限度地降低风险并减轻相关挑战。

通过该战略印度设想的目标是：
●将印度定位为增材制造开发和部署的全球中心。
●创建和保护印度 AM 知识产权的完整性。
●确保为 AM 行业创建可持续的生态系统以在全球范围内竞争。
●鼓励印度 AM 转型和驱动能力发展核心竞争力。
●将印度定位为增材制造的全球创新和研究中心。
●确保 AM为印度国内和出口市场制造最终用户功能组件。
●确保采取适当措施保护增材制造技术。

该战略的目标是：
●鼓励整个价值链中的印度制造，以促进“印度制造”(Make in India)计划和“自力更生的印度”(Atma Nirbhar Bharat Abhiyan)的原则。
●增加核心和辅助部件、机器、材料和软件的附加值。
●通过发展本地技能和技术、扩大生产规模等，减少对进口的依赖。
●鼓励全球市场领导者在印度建立制造增材制造零部件和子组件的全球基地，进一步加强印度国内制造生态系统。
●培育国内增材制造产业。
●建立一个“国家增材制造中心”，通过持续吸引所有主要利益相关者来利用增材制造转型和推动能力。
●促进创新和研究基础设施，以将面向国内和全球市场的基于最终用户应用的工业增材制造产品商业化。
●加强印度与全球 AM 组织和创新与研究中心的合作。
●创建和更新增材制造技术的创新路线图。
●通过引入提供的政策干预措施，促进在印度采用 AM 的便利性。
●提高制造能力，鼓励在印度采用外国技术进行制造。
●鼓励并进一步激励制造商采用本土技术，在全国和全球范围内促进可持续增材制造生态系统。
●鼓励机器、材料、增材制造产品和服务的出口和再出口，并阻止国内增材制造市场的进口。


△电子和信息技术部 (MeitY) 标志。

印度政府对增材战略的洞察
Ranjan 解释说，引入战略是为了迎合下一代数字制造并减轻当地产业的直接障碍。他说：“印度政府认识到当前存在的一系列问题，包括供应链受阻、离岸制造业工作岗位，在制造业创新方面不如其他国家等。增材制造具有通过数字流程、通信、成像、建筑和工程彻底改变印度制造业和工业生产格局的巨大潜力。”

根据 Ranjan 的说法，目前已经推出了几项关于研发、技能培训、初创企业孵化和在印度范围内建立 AM COE 的新举措。国家增材制造中心( NCAM) 是印度 AM 的最高机构，已与 Telangana 政府合作在海得拉巴成立，确保该战略在全国范围内实施并实现战略目标。Telangana 一直处于该国创新的前沿，举办 NCAM 是它的另一项优势，这一举措能吸引全球AM的关注点。  此外，NCAM去年还发起了“全国3D打印意识马拉松”，覆盖了印度6+个城市，影响了4000+人。为了提高认识，在全国范围内定期举办多个国家研讨会、增材专家讲座、行业活动、技术讲座和教师发展计划。


△印度的国家增材制造中心徽标。图片来自 NCAM。

Ranjan说：“国防、航空航天和医疗行业将获得 3D 打印技术的最大收益。3D 打印总体上非常有利于高价值和低产量的产品，非常适合印度的关键战略部门。在其他地方，3D 打印已用于建筑目的。例如，印度军队启用了其第一个两层楼的 3D 打印住宅单元。”

根据 Ranjan 的说法，混凝土 3D 打印是印度下一个主要发展的技术。3D 打印可以通过减少工作所需的材料来降低成本。它还允许更小的工作团队，并且可以避免因浪费材料而产生的成本。3D 打印机可以连续打印，构建时间甚至可达 24 小时，自动化施工不限公司上班时间，可通宵运行。通过3D打印制造的房屋具有更高的强度和耐用性，这在极端天气地区尤为重要，已有项目表明3D打印的房屋可以抵御飓风和地震。  


△NCAM 举办的全国医疗器械和植入物 3D 打印会议。图片来自 NCAM。

IIT Bombay 分享其对该战略的看法
印度理工学院孟买分校(IITBombay)的研究者也提供了对印度增材制造发展的见解，该理工学院在其校园内拥有增材制造技术。Pushkar Kamble 博士以及学生 Yash Mittal 和 Yogesh Patil 发表了他们对该政策的看法，并概述了研究所校园内的增材制造技术。

“这是政府的一项伟大举措，不仅是为了提高对 3D 打印和增材制造的必要认识，也是为了加强和支持各个国家研究所和研究实验室进入这一领域的新研究工作。3D 打印是未来的制造，它将与传统制造工艺结合使用。应该指出的是，3D 打印是对这些现有技术的补充，而不是与它们竞争。”Kamble 博士说。

IIT Bombay 的研究人员之前曾尝试过冰熔模铸造。IIT 孟买的 RM 实验室自主开发了 ICE 3D 打印机。Kamble 博士就此分享了一些见解。他解释说，建筑、制造、医药、食品工业、电子、制药和其他行业都可以从 ICE 3D 打印机中受益。此外， ICE 3D 打印工艺可用于生产具有光滑壁和无缝过渡的分支结构的小型冰模板，可用于制造具有内部腔体的小型零件。Ice 3D 打印也是可持续的，因为它不使用有害材料来制造模具和其他部件。


△IIT Bombay 的 ICE 3D 打印机。图片来自印度理工学院孟买分校。

博士学生 Gopal Gote 和 Mittal 对电子束增材制造提出了一些见解，据该研究所称，这是一项新兴技术。“在电弧、激光、超声波能和摩擦能等其他能源中，电子束具有扫描速度快、能效高、多种材料的多功能性以及真空工作环境带来的更好的零件完整性等优势，这些优势是其适用于金属增材制造的原因。此外，该研究所拥有各种3D打印机，包括 4 轴 HLM、Sand 3D 打印机、Stratasys 的 FDM 打印机等。”

根据许多行业专家和学术界的说法，3D 打印帮助解决了许多与可持续性、更快的周转时间等相关的挑战。Kamble 博士指出3D打印必须克服的挑战包括：“3D 打印仍处于起步阶段，但发展迅速。与金属铸造（约 1000 年历史）等其他传统制造工艺相比，它相对较新（约 30 年历史），但正在迅速迎头赶上。在这个过程中，有很多障碍和挑战需要克服。缺乏3D打印意识、高成本使用、全球竞争和本地资源不可用、零件质量不足（与传统工艺相比）等都是需要解决的一些挑战。“

实现成本较低的3D打印需要通过与行业和学术界的合作进行本土化创新。许多研究人员正在进行研究和开发，以弥合传统制造和快速原型制造之间的差距，目标是在节省时间和金钱的同时，建造出与传统方法一样坚固的零件。


△IIT 孟买标志。图片来自印度理工学院孟买分校。

3D打印在印度持续发展
●印度的LV Prasad 眼科研究所(LVPEI)、印度理工学院 (IIT) 海得拉巴和细胞与分子生物学中心之前 3D 打印了一个角膜，并在动物身上进行了测试。一种由人类供体组织制成的生物墨水被用于将合成材料和无动物残留物的角膜植入兔子的眼睛中。由于其“完全天然”的基础，植入物的创造者相信它最终可以“用于人类”，以帮助治疗角膜疤痕和其他可能导致失明的大面积眼部疾病。用于制造这种 3D 打印角膜的生物墨水可以为受伤现场的军人挽救视力，以密封角膜穿孔并防止在战争相关伤害期间或在没有三级眼科护理设施的偏远地区感染。


△Pandorum Technologies的液体3D生物角膜


●此外，印度理工学院(IIT) 焦特布尔的工程师使用定向能量沉积 (DED) 技术创建了低成本金属 3D 打印系统。除了激光器和KUKA机械臂外，所有其他部件均由 IIT 团队在印度创造和生产。该项目的主要目标是降低印度的金属3D打印技术的成本，同时增加用户和使用率。IIT Jodhpur 的副教授 Ravi KR 博士解释说：“我们的研究结果表明，如果制造金属打印机所需的所有零件都可以在本地制造，那么金属 3D 打印机的成本可以降低两倍至三次。”

●位于班加罗尔的INTECH Additive Solutions是印度金属 3D 打印领域的先驱，拥有最广泛的商业设施。INTECH 开发了名为 OptoMet 的软件，用于开发新参数和合金。他们还开发了名为 AMBuilder 的工艺软件，以更低的成本制造高质量的零件，并且对用户友好。还在“印度制造”计划下成功设计和开发了印度第一台金属打印机。同时，INTECH 还开设了一个数字学院，为行业、学术界和研发组织提供培训。增材制造设计 (DfAM) 是数字学院活动的一部分，使客户能够识别增材制造的设计和重新设计零件，它还宣布推出其第二代 iFusion150，iFusion SF1 金属 3D 打印机的后继产品。


△iFusion150 3D 打印机。图片来自 INTECH Additive Solutions。

●位于班加罗尔的初创公司Prayasta推出了Silimac P250 3D 打印机，专为“植入级”弹性体（特别是硅胶）设计，用于制造个性化的软组织植入物和假体。据该公司称，这是一款工业级机器，可以长时间连续可靠地运行。Silimac 制备的3D打印植入物不仅可以在形状、尺寸和轮廓方面进行定制，还可以在重量、手感、触感和刚度方面进行定制，该公司称之为“完整的解决方案”。Prayasta 的首席技术官兼联合创始人 Vikas Garg 表示：“3D 打印机 Silimac P250 经过研发人员的精心设计，可保持打印环境和材料的无菌性，制造出的产品适合医疗应用和长期植入的需求。”


△Silimac P250 植入级 3D 打印机。 图片来自 Prayasta。