增材制造十年：成就、啟示與展望

來(lái)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(guó),、質(zhì)量強(qiáng)國(guó),、航天強(qiáng)國(guó)、交通強(qiáng)國(guó),、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó),。增材制造作為深入實(shí)施“制造強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的主攻方向，加快建設(shè)“質(zhì)量強(qiáng)國(guó)”“航天強(qiáng)國(guó)”“數(shù)字中國(guó)”的重要手段,，已經(jīng)成為我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域的亮眼“名片”,，對(duì)推動(dòng)我國(guó)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(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)蓬勃興起于2012年，經(jīng)過(guò)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(lái),，我國(guó)增材制造無(wú)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(jìng)爭(zhēng)力的骨干企業(yè),。產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面,，我國(guó)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(lái)增速超過(guò)20余倍,，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)35%,。企業(yè)數(shù)量方面，經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展,，我國(guó)增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)超過(guò)1000余家,，鉑力特、先臨三維,、華曙高科等以增材制造為主營(yíng)業(yè)務(wù)的上市公司涌現(xiàn),，數(shù)量從2013年的1家增長(zhǎng)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(guò)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(guó)產(chǎn)化替代的轉(zhuǎn)變,。十年來(lái)，我國(guó)增材制造一批重點(diǎn)工藝裝備和核心器件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代,，批量化供應(yīng)能力和成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)顯著,。我國(guó)在高精度桌面級(jí)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(jí)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(kāi)發(fā)裝備相關(guān)核心指標(biāo)達(dá)到國(guó)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(guó)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(lái)，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(guó)產(chǎn)大飛機(jī),、新型火箭發(fā)動(dòng)機(jī),、火星探測(cè)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(guò)去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形問(wèn)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(wèn)題，滿足患者個(gè)性化需求,，全面提高中國(guó)口腔醫(yī)療水平,。鑄造領(lǐng)域,，寧夏銀川建成世界首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)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(duì)傳統(tǒng)鑄造的替代,。其他領(lǐng)域,，大規(guī)模混合橋體,、房屋等增材制造建筑在各地落成,，高級(jí)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(lái)，我國(guó)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(shì)、區(qū)位條件和工業(yè)基礎(chǔ),，通過(guò)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(guó)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(zhǎng)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(guó)增材制造發(fā)展的重要支撐,。十年來(lái),，黨中央、國(guó)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(guò)頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮增材制造各層次和各要素�,！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(guó)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(dòng)計(jì)劃（2017-2020年）》、《國(guó)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(guó)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(dòng)計(jì)劃（2020-2022年）》《首臺(tái)（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(guó)增材制造發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我國(guó)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(wú)疑是一個(gè)國(guó)家獲得對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的基石,。截至2021年末，中國(guó)工業(yè)增材制造裝備安裝量市場(chǎng)占比10.60%,，為全球僅次于美國(guó)的第二大市場(chǎng),。擁有全套產(chǎn)業(yè)鏈，意味著我國(guó)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(guó)增材制造的供給能力,，提升了我國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力,，使得增材制造產(chǎn)業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)集群效應(yīng)愈加顯著,。

（三）擁有豐富應(yīng)用場(chǎng)景是我國(guó)增材制造發(fā)展的不竭動(dòng)力。我國(guó)制造業(yè)門(mén)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(chǎng)景,。船舶領(lǐng)域，我國(guó)造船三大指標(biāo)保持領(lǐng)先，國(guó)際市場(chǎng)份額連續(xù)12年居世界第一,；汽車(chē)領(lǐng)域,，我國(guó)汽車(chē)保有量從2012年的1.2億輛增長(zhǎng)到3.1億輛，新能源汽車(chē)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(guó)工程機(jī)械制造業(yè)快速崛起，產(chǎn)品出口至210個(gè)國(guó)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(chǎng)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(chǎng)景的升級(jí)和推廣復(fù)制,，為增材制造產(chǎn)業(yè)提供廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇,。

（四）重視產(chǎn)業(yè)生態(tài)塑造是我國(guó)增材制造發(fā)展的有力保障。十年來(lái),，我國(guó)從無(wú)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(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、增材制造國(guó)家創(chuàng)新中心,、全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),、國(guó)家增材制造產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等國(guó)家級(jí)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(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)年會(huì),、中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)展覽會(huì),、全國(guó)增材制造技術(shù)高峰論壇等豐富多彩的活動(dòng)紛紛開(kāi)展，《中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)年鑒》《中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)典型應(yīng)用案例集》等爭(zhēng)相發(fā)布,，全力服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，提高全社會(huì)對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)30余項(xiàng),，各級(jí)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(kāi)設(shè)增材制造工程本科專業(yè)的高等院校超過(guò)70所，100余所職業(yè)技術(shù)學(xué)院開(kāi)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(guó)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(lái)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(tái)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(cè)性強(qiáng)、工作效率高等不可替代的優(yōu)勢(shì),，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(lái)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(lái)五年中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破千億,。過(guò)去十年，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年高速增長(zhǎng),，預(yù)計(jì)2022年我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)將達(dá)到330億元的市場(chǎng)規(guī)模,。未來(lái)，增材制造將不斷向制造業(yè)各領(lǐng)域的細(xì)分方向,、社會(huì)生活的多個(gè)方面深入發(fā)展,。考慮到我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好預(yù)期,、超大的市場(chǎng)規(guī)模以及對(duì)增材制造應(yīng)用的強(qiáng)烈需求,，按照25%的復(fù)合增長(zhǎng)率估算，我國(guó)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(guó)增材制造供給能力將全面提升,。得益于我國(guó)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(shì)頭。未來(lái),，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(guó)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(duì)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(shì)，為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更多可能,。未來(lái),，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(chē)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(dòng)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(jí)，重塑我國(guó)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(guó)際一流的增材制造企業(yè)主要有德國(guó)EOS,、德國(guó)SLMSolutions,、美國(guó)GE增材、美國(guó)3D Systems等,，而我國(guó)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(tái)，已超國(guó)際巨頭德國(guó)EOS公司,，位居全球首位,。清研智束研發(fā)出全球首臺(tái)多電子束槍粉末床熔融裝備。隨著我國(guó)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(shì)資源,，將會(huì)充分提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力及市場(chǎng)開(kāi)拓能力，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,。未來(lái),，一批具有代表性的中國(guó)企業(yè)積極帶動(dòng)增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)展；一批國(guó)際知名的中國(guó)品牌持續(xù)增強(qiáng)我國(guó)增材制造在全球的影響力,；眾多技術(shù)性能領(lǐng)先的中國(guó)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(lái)，增材制造作為我國(guó)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(guó)制造業(yè)從轉(zhuǎn)型到創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展速度，提升我國(guó)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(guó)際影響力,，加速推進(jìn)中國(guó)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)。