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美国“地平线2020计划”中重点提及的产品，“第三次工业革命”核心技术材料，这些名头足以让我们震撼

蓝色地平线 Ⅱ计划属于美国空军 2025发展规划 的一部分。该计划由美国空军大学主导，集中了甚至于个专业领域的数十名顶 级科研专家，主要计划研制未来飞行器及激光武器等。计划中还列出了十个未来武器发展概念。该计将是美国空军未来*为野心勃勃的技术预研计划之一，该计划中提及了众多新型高科技产品，以及相关产品的材料。

3D打印 又称增材制造，始于快速成型技术，在航空、航天、航海、兵器、医疗、汽车、工业等领域发展前景广阔，被誉为 第三次工业革命 的核心技术。近年来，增材制造发展非常迅速，美国、英国、德国、法国、俄罗斯、澳大利亚、新加坡、日本、韩国等政府纷纷将其上升至战略高度给予政策支持。增材制造涉及多学科知识，产业链涵盖范围十分广泛。目前，增材制造设备是其发展的牵引力，而材料是制约其发展的重要因素。

Figure1增材制造产业链

1、国内外进展

1.1、增材制造技术与装备

美国材料和试验协会（ASTM）标准组 织将增材制造技术分为七类，英国增材制造特别兴趣小组（AMSIG）将其进一步划分出十余种分支工艺。

Figure2美国ASTM标准组 织对增材制造技术的分类情况

A、全球格局

长期以来，欧美等国一直引领着全球增材制造技术与装备的研究与发展。欧美无论是在原始创新力，还是市场竞争力以及工业领域的应用方面，均处于全球领先地位。日本、韩国、新加坡和澳大利亚等国也在积极推动增材制造技术与装备的研究与开发，但尚未形成一定规模。

B、国外进展

美国政府对增材制造技术的发展给予了高度重视和大力支持。2012年8月美国国家增材制造创新研究所（2013年10月更名为美国制造）正式成立，引领着全美甚至全球增材制造技术的发展。欧盟从 第 一研发框架计划 开始便对增材制造项目给予了资助，在 地平线2020计划 中更是将增材制造技术列为关键实用技术之一。德国、英国与荷兰等国相继制定了增材制造路线图及相关标准，来促进本国增材制造技术的研发。目前，欧美在增材制造技术与装备领域已拥有一大批技术先进的优势企业。

Figure3国外增材制造技术（装备）优势企业

美国巨头GE公司在成功收购德国ConceptLaser和瑞典Arcam公司之后，在增材制造领域仍然持续发力。2017年6月，GEAdditive公司表示正在研发全球*大的激光粉末增材制造系统。该系统专为航空航天工业量身打造，可以制备1000毫米 1000毫米 1000毫米（长 宽 高）的大型零部件。荷兰AdditiveIndustries公司采用模块化方案研发了MetalFAB1生产系统之后，在增材制造领域又有新突破。2017年3月，AdditiveIndustries公司展示了工业级金属增材制造设备MetalFAB1的入门级系统。该系统是专门针对增材制造的工艺、应用开发以及原型开发而设计的。空客与GKN等用户可以先采用该入门系统进行新材料和应用的工艺研究，然后再将新材料转移到大型工业MetalFAB1系统进行批量生产。10月AdditiveIndustries公司宣布将扩大其在北美金属增材制造领域的设备与软件开发能力。为了应对*苛刻的应用挑战，AdditiveIndustries将在加利福尼亚州建立新切断阀的北美地区工艺与应用研发中心。

C、国内进展

目前，以增材制造为代表的先进制造技术正在快速发展，团队成员Po-Chun Hsu说：“再经过化学处理来改性工业聚乙烯已成为越来越多企业实现产业升级和技术转型的新方向。我国也高度重视增材制造技术及产业的发展，《中国制造2025》、 十三五国家科技创新规划 以及 智能制造工程实施指南（） 等发展规划均已将增材制造装备及产业列为重要发展方向之一，希望推动该领域的持续快速发展。目前，我国在增材制造技术与装备领域已拥有一批技术先进的优势企业。

Figure4国内增材制造技术（装备）优势企业

西安铂力特利用增材制造技术成功助力国产大飞机C919关键零部件之后，2017年84.终年供应装备的易损件及耗品确保仪器能长时间使用月，铂力特与中国航发上海商用航空发动机制造有限公司达成战略合作协议，将促进我国民用航空发动机产业的发展，也将进一步扩大增材制造技术的应用。

在光固化领域我国也取得了新突破，2017年，中国科学院化学所徐坚、赵宁研究员及研发团队，中国科学院半导体研究所林学春研究员以及深圳光峰光电科技有限公司李屹博士共同合作，将可见光固化技术引入光固化增材制造领域，率先开发出蓝光下快速固化的光敏树脂及复合材料体系，实现了蓝色激光辅助的高精度、高效率和高稳定性的增材制造。

2、增材制造材料

材料是增材制造的物质基础和根本保证。增材制造材料按照形态不同一般可分为固态粉末、固态片材、固态丝材和液态材料；按照材料类别不同可分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料（陶瓷、玻璃）以及生物材料等。

增材制造金属材料，理论上可以包含所有的金属材料，目前主要包括高温合金、铝合金、钛合金、不锈钢以及镍基合金等。通过设计专用合金，可以*大限度发挥增材制造的优势。增材制造非金属材料主要包括高分子材料、无机非金属材料（陶瓷）。理论上高分子材料和陶瓷材料，通过适当改性或复合便可应用于增材制造领域。

2.1、全球格局

近年来，全球范围内一批传统材料供应商、大型装备制造商，新兴创业公司，以及高校科研院所都在各国政府部门的政策支持下，增加了一系列增材制造材料领域的研发投入，并推进其产业化发展。国外推动增材制造发展的力量已从小型创业公司的创新尝试转向政府和企业巨头的集体意志，重视程度和发展水平得到进一步提升。

增材制造材料目前的发展前沿仍主要集中在欧美地区，伴随着增材制造技术的迅猛发展，材料体系也日趋丰富，产品性能不断优化，在航空、航天、生物医疗、汽车和工业等领域逐步得到推广和规模化产业应用。我国和日本、印度等其他国家也在增材制造材料领域积极布局，处于跟跑阶段。我国增材制造研究起步仅比欧美晚3至5年，近年来发展非常迅速。然而材料作为发展的必要物质基础和保障，其产业化在我国仍处于起步阶段，在材料性能、产品体系健全程度上均与先进国家相比存在一定差距。

2.2、国外进展

欧美引领着增材制造全产业链发展创新前沿，在增材制造材料研发和产业化以及应用上处于全球领先地位。尤为瞩目的是，目前欧美大批的行业巨头，正在以有史以来*快速度布局其增材制造，通过自主研发、产学研联合研发、收并购、行业联盟等方式积极前进。

Figure5国外增材制造材料优势企业

2.3、国内进展

为实现中国制造业由大到强的转变， 十三五 规划和《中国制造2025》明确了增材制造的战略方向，表明了我国对增材制造产业的重视，体现出我国对发展制造业面临的战略形势和技术环境的深刻理解。

近年来，我国增材制造材料产业发展非常迅速，优势企业主要集中在北京、河北、江苏、陕西、湖南、广东等地区。这些企业大都围绕自身增材制造装备以及应用领域开发材料体系，*初的研发工作大都依托国内实力雄厚的高校、科研院所和行业领军人物，后逐步加强自主研发和行业战略合作，在增材制造材料研发实力和产业化推进上处于全国领先地位。

Figure6国内增材制造材料优势企业

除了上述企业外，国内众多高校和科研院所积累了许多富有潜力的研究成果和专利技术，是我国发展增材制造材料的有力后备力量，包括中国科学院化学研究所、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、中国科学院重庆绿色智能技术研究院、西北工业大学、西北有色金属研究院、西安交通大学、南京工业大学、华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学、北京理工大学、北京科技大学、北京工业大学、哈尔滨工业大学等。

整体上国内增材制造材料产业发展存在材料性能与国外有差距、产品体系不够健全、产业链协同发展不到位等问题。金属材料方面，目前能够实现打印的仅包含钛合金、铝合金、高温合金、不锈钢以及镍基合金等几种*为常规的材料，未来可通过设计专用合金或金属基复合材料，*大限度地发挥金属增材制造优势。高分子材料和陶瓷材料方面，可以通过适当改性或复合进一步发展。这类材料种类广泛，强度、韧性、刚度、耐温性、透明度、生物兼容性、抗潮湿性、阻燃性等性质差异较大，且不同技术工艺所涉及要求不同，目前开发力度还远远不够。

3、发展趋势及建议

目前我国增材制造全产业链未能达到有效协同发展，高校、科研院所和企业间虽然已经建立了部分合作机制，但是整体上凝聚力不强。整个增材制造行业需要而对弹簧拉压实验机的质量抱团发展，整合优势资源，共同开拓市场，避免单打独斗，需要机制化的平台为成员服务，也需要业内组 织的引领。

增材制造材料需紧密配合全产业发展，形成与持续发展的装备和工艺软件相适合的原材料体系，需向高性能、产品种类多元化、工艺成熟化和低成本化发展，并建立相应的材料供应体系，在航空航天、生物医用、交通运输以及工业等领域实现规模化产业应用。其中航空航天作为国防安全和国民经济重要领域是增材制造技术和材料发展的强大驱动力。另外，在增材制造材料未来的推进过程中，还需重视材料对人类健康、生态安全和社会安全的影响，开发材料标准化及安全标准化技术，实现可持续发展。

建议我国应结合自身资源和特色进行谋划，把握发展时机，推进制造业转型升级。具体建议如下：

（1）、要立足技术自身特点，做好产业顶层设计，避免重复性投资和产业过热。

增材制造作为一种新的制造技术，不仅是促进新产品研发设计的重要手段，更可提高装备制造的技术水平和性能，对重大高端装备制造具有重要价值。但应注意的是，每种技术都有其适用范围，为了促进增材制造的快速发展，培育其在大规模工业化制造方面的应用，当前的应用应聚焦在数量相对少的军事装备、新型结构材料创新和工业设计、创意产品环节。建议有关部门做好顶层设计装配线，对增材制造产业布局进行总体规划，引导各地方及有关单位明确重点，避免盲目发展和重复建设。

（2）、材制造技术成果的产业化，加强增材制造新材料的研发。

鼓励科研院所及高校将*新研发成果及时推广到产业界，实现成果转化。通过随着电动汽车和插入式混合动力汽车在市场上逐渐投入建立增材制造创新合作中心等方式，加强科研院所与企业之间的合作研究，有利于*新增材制造技术与专利的转让及产业化。增材制造材料的种类与性能还远远不能满足当前我国增材制造领域的应用需求，已成为制约我国增材制造领域健康发展的瓶颈。我国应加强新材料的研制，形成完整的增材制造材料体系。

（3）、推动增材制造技术与传统工艺的互补协调发展。

增材制造工艺与传统的加工制造技术可以形成良好的技术互补。如将增材制造设备应用于传统砂型铸造厂，为其制备形状复杂的砂芯，可能将有利于提高产品的精度与性能。在某些领域内，传统的数控加工精度仍高于当前增材制造技术，而增材制造技术制备零件的复杂度则优于传统数控加工。增材制造技术与部分传统工艺在较长时间内会长期共存。