通过持续努力,我国增材制造技术研究在工艺与装备稳定性、精度控制、变形与应力调控等方面取得良好进展,大幅面动态铺粉的旋转粉末床增材制造装备、新一代高性能难加工合金大型复杂构件增减材制造装备等系列产品研制成功并投入应用。目前,增材制造技术在航空、航天、动力、能源领域的高端装备制造方面获得了广泛认可,如采用激光熔覆沉积技术实现了投影面积达到16 m2的飞机发动机承力框、起落架的增材制造,解决了传统方法难以处理的复杂结构、功能集成整体制造难题;采用多丝协同的电弧熔丝增减材工艺装备,实现了10 m尺寸级高强铝合金运载火箭连接环样件制造;开发了“融铸锻焊”一体化的创新工艺。此外,工业级颗粒料熔融挤出成型、树脂及陶瓷浆料的光固化成型、金属激光熔融沉积成型、等离子束 / 电弧熔丝成型、大幅面激光选区熔化成型、增减材混合制造等装备实现了稳定的工业级应用;金属黏合剂喷射3D打印技术能够改善自身结构力学性能的不足,有望走向低成本、批量化应用。

科研院所、装备制造企业与下游用户组成“产学研”联合体,协同开展大尺寸金属增材制件的成形工艺与装备、检测技术、标准的研制。装备企业积极推动增材制造技术在结构优化设计、材料、装备、工艺、检测评价等环节融入现有制造体系,提升新型号制造保障能力;开展复杂异形构件研制及批产工作,带动成熟的航天动力型号演进升级。以火箭发动机部件的增材制造为示范,掌握了钛合金、高温合金、不锈钢、铝合金、铜合金5类合金共16种牌号材料的应用特性,实现了材料经热处理后5类力学性能指标与同成分锻件水平相当的目标;研究的材料种类覆盖70%以上的常用铸 / 锻件难加工材料,实现了200余种产品的增材制造成形(含通过试车考核的90余种构件、批量交付的30余种构件)。
(二)我国增材制造产业进展
我国形成了国家级、省级、重要行业的增材制造创新中心协同布局,骨干企业率先发展的创新网络与产业生态体系;增材制造产业链的各环节,包括原材料、关键零部件配套、装备研制、共性技术研发平台、应用服务商以及各应用领域,都在快速发展。我国消费级增材制造产业规模全球领先。在高性能金属增材制造原材料及其生产装备方面,基本实现了国产化替代,具有批量化供应和成本竞争优势;核心器件及零部件的国产化进程加速,在国产中低端装备上实现了规模化配套;高性能金属增材制造装备基本突破了规模化、产业化瓶颈,5轴增减材混合制造装备已实现商用。增材制造砂型成为铸造行业转型升级突破口,建成万吨级铸造3D打印制造工厂;实现新型飞机研制过程中的增材制造结构件占比超过3%,建成火箭发动机零组件的智能生产车间。此外,国家药品监督管理局成立了医用增材制造技术医疗器械标准化技术归口单位,围绕增材制造医疗器械软件、设备、原材料、工艺控制等,制定标准和规范,保障产业发展;针对多款增材制造产品批准了医疗器械注册证,医用增材制造产品的临床应用案例超过1×104个,一批医用增材制造产品(如3D打印可降解支架)进入了动物实验、个例临床试验阶段。