我国增材制造技术与产业发展研究
来源: | 作者:BJMI | 发布时间: 2022-10-19 | 2801 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:


       我国制造业面临着复杂的国际合作形势和激烈的产业竞争态势,高端装备制造产业发展难以避免地受到干扰,前沿技术与工程的自主发展面临潜在挑战;在进行高质量发展转型的过程中,需要坚定实施制造强国战略。需要注意到,尽管我国制造业对于以增材制造为代表的新制造技术推广应用具有较高的热度,但增材制造技术与产业相比世界先进水平仍有差距;国内多数制造企业还处于接触增材制造技术、开展探索应用阶段,没有达到全面掌握、转化应用、创造增量价值的目标;结合国情开展的增材制造技术规划与产业发展研究也不够深入和充分。针对于此,本文力求全面梳理增材制造技术与产业进展,剖析当前发展存在的问题,突出生物医药与医疗器械、大型高性能复杂构件、空间增材制造、结构创新与新材料发明等重点方向,以期为我国增材制造领域的技术攻关、产业升级、宏观策略等研究提供基础参考。
       国际增材制造的技术和产业发展情况
       (一)国际增材制造技术动态
       世界范围内增材制造相关的新工艺、新原理、新材料、新应用不断涌现,4D打印、空间3D打印、电子3D打印、细胞3D打印、微纳3D打印等新概念层出不穷。针对工程塑料、陶瓷、树脂基纤维增强复合材料等的增材制造技术逐渐成熟,适用材料的种类与应用范围有所拓展,典型金属增材制造结构的力学性能趋于稳定甚至部分超过锻件性能(见表1)。高熵非晶合金等新种类合金材料的成分设计、材料基因组设计、多材料功能梯度结构、超材料结构、仿生材料及其结构、具有电磁屏蔽功能的复合材料结构、材料结构功能一体化设计、3D打印纳米结构、轴向立体光刻打印、4D打印智能材料、活体细胞打印、极端环境下的增材制造及应用等创新型、交叉性技术研究进展明显。无支承金属成形、大幅面高能束密集阵列区域化选区熔化金属(或烧结尼龙)成型、金属摩擦沉积制造、混合制造、多机器人协作的大尺寸结构的增材制造等先进成形工艺获得突破。增材制件长周期服役的显微组织演变规律、人工智能检测成形过程缺陷、机器学习改进材料成分增强综合性能、耐高温合金材料组织-性能的热处理调控工艺等前沿基础研究成果丰富。
       在企业应用方面,增材制造技术赋予了零部件集成打印、轻量化、高效换热、新材料应用、多材料功能梯度结构设计等创新功能;正在规模化地集成到现有产品的制造流程甚至供应链中,革新传统制造方法并降低制造成本。一些优势制造企业建立了包括基于增材制造技术的创新结构(如拓扑优化、晶状点阵结构、结构功能一体化)设计能力,增材制造成形工艺控制、后处理及质量检测评价等在内的全流程技术体系。以德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会为代表的一批研究机构,持续深化增材制造的工业化生产和智能化技术研究。