3D打印应用场景加速推广,将迎来大规模产业化时期

来源:中国科技信息

曾几何时，“3D打印”这一概念席卷着人们生活的每个“角落”。不过，由于其受到高昂的成本、不太理想的打印速度，以及操作难度不小、生活场景实用性不高等因素的影响，近几年这项“神奇的技术”热度趋于平缓。

尽管如今3D打印不再那么频繁地出现在大众生活当中，但是在国家战略层面，3D打印技术有着“举足轻重”的地位。

3D打印技术作为第四次工业革命的代表之一，在我国许多行业中都能够发挥作用。因此，近年来，我国多部门相继推出3D打印产业政策。从2015年三部委发布的《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》，3D打印产业发展上升到国家战略层面；到2021年将3D打印企业标准列入“领跑者”重点领域；再到新型标准体系的建立，3D打印产业核心区域江苏、广东、山东等领先省市不断推出区域发展规划与政策措施，促进着我国3D打印产业快速发展，也推动着3D打印产业链的不断完善。

那么，我国3D打印技术如今发展如何？产业局势该如何把握？未来将如何助力国家战略层面发展？今天，请跟随《中国科技信息》一起来走进“3D打印技术”的世界。

引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一
3D打印又称增材制造，是实施制造强国战略的主攻方向之一，被视为引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一。

或许对很多人来说，“3D打印”这个名字听起来很直接且熟悉，但是很少有人深入地去了解它的原理。实际上，3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，通常需要采用数字技术材料打印机来实现。。3D打印存在着许多不同的技术。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

这项技术通常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。作为科技发展和工业生产的前沿技术,3D打印具有非常广阔的前景。随着3D打印产品在新场景、新应用中的不断开拓，全球3D打印产业整体呈持续增长态势。

在国家战略发展层面，3D打印或者说增材制造技术，作为我国与国际技术代差最小的尖端制造技术之一，对创业公司而言是成长为全球性大企业的机会窗口，也是中国在全球“工业4.0”浪潮中完成转身的重要契机。

2027年有望突破千亿元大关
那么，相比传统制造模式，3D打印这项技术都具有哪些优势呢？首先，3D打印可以实现复杂零部件一次成型，同时也能够优化零部件结构，实现轻量化，进而实现降本。此外，3D打印逐层堆叠的特点可以减少原材料的浪费，较大程度提升了原料利用率，从而降低核心零部件的制造成本。不仅如此，它还可以缩短“设计-验证-生产”全流程周期，提高产品制造效率。

在双碳目标提出的背景下，3D打印能很好的减少制造行业所生产的废弃物、二氧化碳等排放，加之当前轻量化的推出，有利于3D行业在汽车、飞机等方面的应用。工程师和设计师将在产品的整个生命周期中重新思考设计，以实现零件的结构一体化，通过生产复杂几何形状的轻量化零件来减少材料消耗和浪费，从而进一步减轻车辆和飞机的重量，提高燃油效率，从而减少温室气体排放和能源消耗，而且，随着越来越多的制造商将数字文件传输到本地生产，而不是通过在遥远的地方运输货物来交付，运输将大大减少，从而进一步降低成本、能耗、废物和排放。

如此多方面的优势，让3D打印受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。“十一五”时期，提出重点发展高性能结构材料、纳米材料、环保节能材料等产业群，建立和完善新材料创新体系；“十二五”时期，提出重点发展新型功能材料、先进结构材料、高性能纤维及其复合材料、共性基础材料；“十三五”时期，增材制造首次出现在“五年规划”；到“十四五”时期，提出聚焦新材料、绿色环保等战略性新兴产业。

而在实际生产中，我国3D打印/增材制造产业正在加速推广，已应用于航空航天、汽车、医药等39个行业大类，并正在逐步尝试应用于更多领域。预计今年我国增材制造产业规模可达400亿元左右，2027年有望突破千亿元大关。

尽管我国3D打印技术行业发展相比欧美发达地区国家起步较晚，产业还不成熟，但是在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务方面已显示出其独特的优势，因此，我国充分认识到智能制造、数字化制造对我国的深刻影响，加快3D打印产业的发展，推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变。

3D打印数字化智能生态系统将显现
目前，随着国家层面对我国3D打印材料行业重视程度的不断加深，我国已经基本形成了较为成熟的3D打印产业链条。资料显示，3D打印行业经过近四十年发展，在全球/我国已成为1000亿元/200亿元量级的产业，但在技术、成本等因素的约束下，当前其制造业渗透率不足0.1%，仍处于产业化前期。

从3D打印行业产业链来看，上游行业主要包括原材料、核心硬件以及辅助工具等等；中游主要包括设备制造厂商和3D打印服务解决商；下游行业主要应用于机械制造、航空航天、汽车、医疗、教育、军事、文化等等，特殊应用主要包括生物、食品、建筑、人像打印等等。

预计未来十年，全球3D打印产业将仍处于高速增长期，而中国在不断突破技术壁垒的过程中，产业持续增长，进入大规模产业化时期。在航空航天、汽车、航海、核工业以及医疗器械领域对金属3D打印的需求旺盛，应用端呈现快速扩展趋势。未来，3D打印技术的应用已经从简单的概念模型向功能部件直接制造方向发展，行业发展潜力巨大。

具体而言，专家认为3D打印将会逐渐形成完整的数字化智能生态系统，并拥有健全的知识产权。3D打印基于中央大脑控制，以云端的动态数据流、流程制造的可追溯性、过程质量智能控制、产品质量标准性等各种优势，有望在智能制造中发挥更大的价值，并在重点行业快速突破成为主流生产方式，引领生产制造进入社会化、定制化、分布式化的新时代。