增材制造十年：成就,、啟示與展望

來源：增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 ,，作者李方正,、李博

黨的二十大報(bào)告中明確指出,，建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系,，堅(jiān)持把發(fā)展經(jīng)濟(jì)的著力點(diǎn)放在實(shí)體經(jīng)濟(jì)上,，推進(jìn)新型工業(yè)化,，加快建設(shè)制造強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國,、航天強(qiáng)國,、交通強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國,。增材制造作為深入實(shí)施“制造強(qiáng)國”戰(zhàn)略的主攻方向,，加快建設(shè)“質(zhì)量強(qiáng)國”“航天強(qiáng)國”“數(shù)字中國”的重要手段，已經(jīng)成為我國制造業(yè)領(lǐng)域的亮眼“名片”,，對推動我國制造業(yè)高端化智能化綠色化發(fā)展,、促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量融合、著力提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平起到了巨大作用,。我國增材制造產(chǎn)業(yè)蓬勃興起于2012年,，經(jīng)過十年的快速發(fā)展，取得了令人矚目的成就,。

01

十年發(fā)展成就

（一）整體實(shí)現(xiàn)從技術(shù)化向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的蛻變,。十年來，我國增材制造無論是在基礎(chǔ)研究,、關(guān)鍵技術(shù),，還是成果轉(zhuǎn)化等方面都取得了飛速發(fā)展，增材制造技術(shù)及產(chǎn)品逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,，涌現(xiàn)出一大批具備強(qiáng)力競爭力的骨干企業(yè),。產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2012年的不足10億元擴(kuò)大到2021年的265億元,，十年來增速超過20余倍，年復(fù)合增長率超過35%,。企業(yè)數(shù)量方面,，經(jīng)過十年的發(fā)展，我國增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)超過1000余家,，鉑力特,、先臨三維、華曙高科等以增材制造為主營業(yè)務(wù)的上市公司涌現(xiàn),，數(shù)量從2013年的1家增長至2022年的22家（含新三板）,，規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量由2016年的20余家增至2022年的100余家，其中規(guī)模過億的企業(yè)數(shù)量由2012年的3家增至2022年的42家,。

（二）裝備實(shí)現(xiàn)從進(jìn)口為主到國產(chǎn)化替代的轉(zhuǎn)變,。十年來,，我國增材制造一批重點(diǎn)工藝裝備和核心器件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，批量化供應(yīng)能力和成本競爭優(yōu)勢顯著,。我國在高精度桌面級光固化增材制造裝備,、多材料熔融沉積增材制造裝備持續(xù)保持領(lǐng)跑并暢銷海外，米級多激光器激光選區(qū)熔化裝備,、多電子槍電子束熔化裝備,、大幅面砂型增材制造裝備等自主開發(fā)裝備相關(guān)核心指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，5軸增減材混合制造裝備已實(shí)現(xiàn)商用,。此外,，我國完成了超高速激光熔覆頭、電子槍等十多類關(guān)鍵部件的技術(shù)攻關(guān)和自主生產(chǎn),，其穩(wěn)定性,、可靠性得到不斷改善，大族激光,、銳科激光等企業(yè)自主研發(fā)的激光器,、掃描振鏡等零部件已應(yīng)用到相關(guān)增材制造裝備中。

（三）應(yīng)用實(shí)現(xiàn)從原型制造向直接制造的質(zhì)變,。十年來,，增材制造技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)由快速制造原型樣件逐步向直接制造最終產(chǎn)品質(zhì)變。航空航天領(lǐng)域,，新一代戰(zhàn)機(jī),、國產(chǎn)大飛機(jī)、新型火箭發(fā)動機(jī),、火星探測器等重點(diǎn)裝備的關(guān)鍵核心零部件大量應(yīng)用增材制造技術(shù),，解決了許多過去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形問題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化,。醫(yī)療領(lǐng)域,，髖臼杯、脊柱椎間融合器等14款增材制造醫(yī)療植入物已獲得NMPA認(rèn)證,，實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用,，拓展疾病治療解決方案；時(shí)代天使運(yùn)用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)口腔正畸牙模批量定制生產(chǎn),，解決傳統(tǒng)機(jī)加工制造復(fù)雜的問題,，滿足患者個(gè)性化需求，全面提高中國口腔醫(yī)療水平,。鑄造領(lǐng)域,，寧夏銀川建成世界首個(gè)萬噸級鑄造3D打印工廠，將增材制造技術(shù)應(yīng)用于砂型鑄造、熔模鑄造等鑄造工藝中,，大大減少鑄造加工流程,提升產(chǎn)品制造效率,，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)鑄造的替代。其他領(lǐng)域,，大規(guī)�,；旌蠘蝮w、房屋等增材制造建筑在各地落成,，高級手辦,、輕量化鞋品等深受消費(fèi)者歡迎。

（四）產(chǎn)業(yè)格局實(shí)現(xiàn)從零散分布到重點(diǎn)聚集的演變,。十年來,，我國華南、華中,、西北等地區(qū)部分省市依靠自身良好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢,、區(qū)位條件和工業(yè)基礎(chǔ)，通過有效匯聚產(chǎn)業(yè)資源,，提高資源利用效率,，實(shí)現(xiàn)了增材制造產(chǎn)業(yè)從零散狀、碎片化到成鏈條,、聚集化發(fā)展的演變,。2013年，全國首個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)園在陜西渭南建成,，隨后,，廣州3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)園、安徽春谷3D打印智能裝備產(chǎn)業(yè)園等20余個(gè)增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)配套服務(wù)的產(chǎn)業(yè)聚集地,、產(chǎn)業(yè)園區(qū)在各地陸續(xù)涌現(xiàn),，初步形成以珠三角地區(qū)、長三角地區(qū)為核心,，京津冀地區(qū)和陜西,、安徽等中、西部地區(qū)為紐帶的產(chǎn)業(yè)空間發(fā)展格局,。

02

發(fā)展啟示

（一）加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)是我國增材制造發(fā)展的重要支撐,。十年來，黨中央,、國務(wù)院統(tǒng)攬全局,、決策部署,，相關(guān)部委與地方政府有力指導(dǎo),，通過頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮增材制造各層次和各要素。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》等多個(gè)國家規(guī)劃明確支持增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展,；《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃（2017-2020年）》,、《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》等行業(yè)規(guī)劃持續(xù)推進(jìn)我國增材制造產(chǎn)業(yè)快速健康持續(xù)發(fā)展；《“先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料”重點(diǎn)專項(xiàng),，2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動計(jì)劃（2020-2022年）》《首臺（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》《“十四五”醫(yī)療產(chǎn)業(yè)裝備發(fā)展規(guī)劃》等從技術(shù),、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、供給,、推廣應(yīng)用等多個(gè)方面做出相應(yīng)規(guī)劃布局,；廣東、江蘇,、浙江,、上海、陜西等多地方政府在核心政策文件中明確增材制造在整體高端制造業(yè)發(fā)展中的重要地位,。

（二）具備完整工業(yè)體系是我國增材制造發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。我國擁有世界上最完備的現(xiàn)代工業(yè)體系，而完整高效的工業(yè)體系無疑是一個(gè)國家獲得對外競爭優(yōu)勢的基石,。截至2021年末,，中國工業(yè)增材制造裝備安裝量市場占比10.60%，為全球僅次于美國的第二大市場,。擁有全套產(chǎn)業(yè)鏈,，意味著我國能夠自主研發(fā)與生產(chǎn)幾乎所有增材制造技術(shù)、裝備,、產(chǎn)品,，提高了我國增材制造的供給能力，提升了我國增材制造發(fā)展的穩(wěn)健性和抵抗不可預(yù)知風(fēng)險(xiǎn)的能力,。同時(shí),，完整的工業(yè)體系提高了增材制造產(chǎn)業(yè)的競爭力，使得增材制造產(chǎn)業(yè)在全國范圍內(nèi)集群效應(yīng)愈加顯著,。

（三）擁有豐富應(yīng)用場景是我國增材制造發(fā)展的不竭動力,。我國制造業(yè)門類齊全、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí),，不斷在多方位,、多領(lǐng)域取得重大進(jìn)展和成就，為增材制造提供了廣泛的應(yīng)用場景,。船舶領(lǐng)域,，我國造船三大指標(biāo)保持領(lǐng)先，國際市場份額連續(xù)12年居世界第一,；汽車領(lǐng)域,，我國汽車保有量從2012年的1.2億輛增長到3.1億輛,，新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)7年穩(wěn)居世界第一；工程機(jī)械方面,，中國工程機(jī)械制造業(yè)快速崛起,，產(chǎn)品出口至210個(gè)國家和地區(qū)，成為全球最大的制造基地,；新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,，電池、半導(dǎo)體等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大,。豐富的制造業(yè)應(yīng)用場景，可以實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)的模擬,，幫助增材制造實(shí)現(xiàn)裝備的迭代,、應(yīng)用場景的升級和推廣復(fù)制，為增材制造產(chǎn)業(yè)提供廣闊的市場空間和發(fā)展機(jī)遇,。

（四）重視產(chǎn)業(yè)生態(tài)塑造是我國增材制造發(fā)展的有力保障,。十年來，我國從無到有,，從有到優(yōu),，逐步建立起較為完善的增材制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。行業(yè)組織建設(shè)方面,，中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,、增材制造國家創(chuàng)新中心、全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會,、國家增材制造產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等國家級組織機(jī)構(gòu)成立,，各地積極組建團(tuán)體組織及創(chuàng)新中心，有力支撐增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展,；產(chǎn)業(yè)服務(wù)方面,，中國增材制造產(chǎn)業(yè)年會、中國增材制造產(chǎn)業(yè)展覽會,、全國增材制造技術(shù)高峰論壇等豐富多彩的活動紛紛開展,，《中國增材制造產(chǎn)業(yè)年鑒》《中國增材制造產(chǎn)業(yè)典型應(yīng)用案例集》等爭相發(fā)布，全力服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，提高全社會對增材制造認(rèn)知度,；標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面，已發(fā)布增材制造技術(shù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)30余項(xiàng),，各級標(biāo)準(zhǔn)體系逐步建立,，促進(jìn)增材制造產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展;人才培養(yǎng)方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué),、北京科技大學(xué)等開設(shè)增材制造工程本科專業(yè)的高等院校超過70所,，100余所職業(yè)技術(shù)學(xué)院開設(shè)增材制造相關(guān)課程或?qū)�業(yè)方向,，加大專業(yè)人才培養(yǎng)力度;賽事方面，世界職業(yè)院校技能大賽,、全國技能大賽等高規(guī)格賽事增設(shè)增材制造項(xiàng)目或分賽，提高技術(shù)學(xué)習(xí)積極性,，提升技術(shù)人員技能水平,。

03

未來展望

（一）增材制造將成為三大主流制造工藝之一。與傳統(tǒng)的減材制造（如機(jī)加工）和等材制造（如鑄鍛焊）工藝相比,，增材制造將傳統(tǒng)的復(fù)雜制造系統(tǒng)縮小到一臺制造裝備中,，具有設(shè)計(jì)自由度高、小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性高,、生產(chǎn)可預(yù)測性強(qiáng),、工作效率高等不可替代的優(yōu)勢，將成為產(chǎn)品個(gè)性化定制,、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造等方面的唯一實(shí)現(xiàn)手段,。增材制造作為工作母機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分，隨著技術(shù)不斷成熟,、材料及生產(chǎn)成本不斷降低,、產(chǎn)業(yè)配套能力不斷增強(qiáng)，未來必將成為與減材制造,、等材制造并列的三大工業(yè)領(lǐng)域的主流制造工藝之一,，形成“三分天下”格局。

（二）未來五年中國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破千億,。過去十年,，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年高速增長，預(yù)計(jì)2022年我國增材制造產(chǎn)業(yè)將達(dá)到330億元的市場規(guī)模,。未來,，增材制造將不斷向制造業(yè)各領(lǐng)域的細(xì)分方向、社會生活的多個(gè)方面深入發(fā)展,�,？紤]到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好預(yù)期、超大的市場規(guī)模以及對增材制造應(yīng)用的強(qiáng)烈需求,，按照25%的復(fù)合增長率估算,，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望在2027年左右突破千億。

（三）中國增材制造供給能力將全面提升,。得益于我國完備的工業(yè)體系以及齊全的產(chǎn)業(yè)鏈,，增材制造一直保持著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。未來,，高質(zhì)量激光器,、電子束槍,、掃描振鏡等核心部件將實(shí)現(xiàn)全部國產(chǎn)化；各型大尺寸,、多激光的高效增材制造裝備穩(wěn)定性將不斷提高,；生物醫(yī)藥與醫(yī)療器械增材制造、大型高性能復(fù)雜構(gòu)件的增材制造,、空間增材制造等新型前沿技術(shù)裝備將持續(xù)拓展創(chuàng)新,；增材制造技術(shù)裝備全面向低成本、高可靠性,、高性能,、高智能化發(fā)展，供給能力將得到全面提升,。

（四）增材制造必將廣泛應(yīng)用重塑制造業(yè)面貌,。增材制造作為一種顛覆性的制造技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù),、激光技術(shù),、機(jī)械加工技術(shù)等多技術(shù)的完美結(jié)合，將對生產(chǎn)模式,、生活方式,，乃至產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深刻影響，在加強(qiáng)供應(yīng)鏈互聯(lián)互通,、減少供應(yīng)鏈漏洞等方面具有明顯優(yōu)勢,，為我國制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更多可能。未來,，增材制造技術(shù)將廣泛應(yīng)用于制造業(yè)各領(lǐng)域智能車間,、智能工廠、智慧供應(yīng)鏈中,，明顯提升制造的數(shù)字化,、智能化、綠色化水平,，有效推動現(xiàn)代制造業(yè)的培育壯大以及傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,，重塑我國制造業(yè)嶄新面貌。

（五）一批增材制造企業(yè),、品牌與產(chǎn)品將引領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。當(dāng)前，國際一流的增材制造企業(yè)主要有德國EOS,、德國SLMSolutions,、美國GE增材、美國3D Systems等,，而我國一批增材制造企業(yè)同樣具有很強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿�,。�?021年鉑力特選區(qū)激光熔融裝備產(chǎn)量為293臺,，已超國際巨頭德國EOS公司，位居全球首位,。清研智束研發(fā)出全球首臺多電子束槍粉末床熔融裝備,。隨著我國增材制造加速產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展，聚焦服務(wù)化轉(zhuǎn)型,，堅(jiān)持質(zhì)量基礎(chǔ)提升,，積極協(xié)調(diào)優(yōu)勢資源，將會充分提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力及市場開拓能力,，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。未來,，一批具有代表性的中國企業(yè)積極帶動增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)展,；一批國際知名的中國品牌持續(xù)增強(qiáng)我國增材制造在全球的影響力；眾多技術(shù)性能領(lǐng)先的中國產(chǎn)品為全球增材制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)硬核力量,。

展望未來,，增材制造作為我國制造業(yè)智能化數(shù)字化綠色化轉(zhuǎn)型的主旋律之一，將改變傳統(tǒng)制造的理念和模式,，加快我國制造業(yè)從轉(zhuǎn)型到創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展速度,，提升我國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性、產(chǎn)業(yè)安全水平與國際影響力,，加速推進(jìn)中國由“制造大國”向“制造強(qiáng)國”邁進(jìn),。