节能减排 3D打印助力“中国制造”转型升级

　　导读：3D打印，也称增材制造，它实现了制造从等材、减材到增材的重大转变。左世全解释说，减材加工工艺主要指切、铣、磨等，等材加工工艺则以铸、锻、焊等为代表，而3D打印则是增材制造技术，可以一次制造任意复杂的零部件。
　　
　　3D打印，也称增材制造，能有效降低产品开发成本，缩短新产品开发周期，有助于改变我国制造业长期处于价值链低端的不利局面当前增材制造企业总体上依然“小、散、弱”，还处于“单打独斗”的发展阶段，产业整合度较低，技术研发和推广应用还处于无序状态。
　　
　　近日，国务院总理主持专题讲座，讨论加快发展先进制造和3D打印等问题。会议提出，要促进中国制造上水平，既要在改造传统制造上“补课”，也要瞄准世界产业技术发展前沿。
　　
　　“3D打印体现了信息技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合，是我国制造业升级发展的重要方向。”工信部赛迪研究院装备工业研究所所长、《国家增材制造产业发展推进计划(2014-2016年)》主要起草人左世全接受记者采访时表示，3D打印能有效降低产品开发成本，缩短新产品开发周期，有助于改变我国制造业长期处于价值链低端的不利局面。
　　
　　增材制造前景广
　　
　　3D打印，也称增材制造，它实现了制造从等材、减材到增材的重大转变。左世全解释说，减材加工工艺主要指切、铣、磨等，等材加工工艺则以铸、锻、焊等为代表，而3D打印则是增材制造技术，可以一次制造任意复杂的零部件。
　　
　　由于改变了切削、组装等加工模式，减少了加工工序，3D打印能大大缩短新产品、新工艺的开发成本与周期。以发动机缸盖为例，传统砂型铸造、工装模具设计制造周期需要5个月，而利用3D打印技术，则能在1个星期整体成型出四气门六缸发动机缸盖砂型。
　　
　　目前，3D打印已在航空航天、汽车、生物医疗、模具制造、文化创意等领域得到初步应用，产业规模增速很快。有关数据显示，我国3D打印产业规模2013年为20亿元左右，2014年达37亿元左右。未来5年，我国3D打印市场规模还将实现30%以上的快速增长。
　　
　　在国务院专题讲座上，中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒指出，以3D打印为代表的增材制造的前景是“创材”，即按照材料基因组，研制出超高强度、超高耐温、超高韧性、超高抗蚀的新材料。目前3D打印已制造出了耐温3315摄氏度的合金，用于“龙飞船2号”，大大增强了飞船推力。
　　
　　个性定制成本低
　　
　　南京市儿童医院日前在国内首次尝试采用3D打印技术，打印出患者的心脏模型，反复模拟手术练手，从而成功为一名3个多月大的婴儿进行了复杂的先天性心脏病手术。从心脏到肢体，从飞机到汽车引擎零部件……基于3D打印低成本定制化的优势，生物医学、航空工业和个人消费都是其最具潜力的应用领域。
　　
　　左世全表示，3D打印不需要模具就能进行零部件制造，产品的单价几乎和批量无关，因此在新产品开发和小批量生产中极具优势，企业可以进行多品种个性化制造，甚至可以提供定制。
　　
　　“3D打印技术契合了工业4.0制造智能化、资源效率化和产品人性化的理念，因此成为国外发展的重点。这场制造技术的革命，对中国制造业升级也至关重要。”赛迪顾问原材料产业研究中心分析师雷洋认为，我国3D打印将率先在航空工业和生物医学领域获得广泛应用，随着打印设备和打印材料技术的进一步突破、成本的进一步下降，3D打印在个人消费领域也将得到进一步发展。他预计，“十三五”期间，3D打印将深刻影响制造企业的生产方式，引领制造业从标准化和精益化生产步入定制化生产。
　　
　　全民创新新通途
　　
　　“3D打印展现了全民创新的通途。”卢秉恒在国务院专题讲座上说。比如2014年，美国GE公司挑战3D打印，将飞机的一个零部件公开让创客设计。收集的700多个方案中，第一名只用了六分之一原始结构的重量就完成了全部测试。设计者是一个19岁的年轻人，方案却超过了GE公司的资深专家。
　　
　　不仅如此，左世全还指出，3D打印和产品的复杂度关联度较低，很多传统方法无法制造的产品都可以轻易生产出来，这有利于增加产品设计自由度，提升设计创新能力，拓展创新创意空间。
　　
　　目前，我国3D打印已经具备了一定的技术和产业化基础，部分技术领域已达到国际先进水平。但雷洋指出，3D打印要实现产业化发展，还需要突破技术成本、打印材料、产品质量、社会风险等瓶颈。2014年，我国增材制造产业规模仅为全球的6%左右。增材制造企业总体上依然“小、散、弱”，还处于“单打独斗”的发展阶段，产业整合度较低，技术研发和推广应用还处于无序状态。
　　
　　左世全建议，要针对航空航天、汽车、文化创意、生物医疗等领域的重大需求，突破一批增材制造专用材料;加快提升一批有重大应用需求、广泛应用前景的增材制造工艺技术水平，开发相应的数字模型、专用工艺软件及控制软件。