增材制造(3D打印)是一种基于离散-堆积原理成形实体零件的新型制造技术,被称为第三次工业革命的标志性技术之一。它集合了信息网络技术与先进材料技术、数字制技术,是先进制造业的重要组成部分,正在推动智能制造、产品开发和生命科学领域的新一轮创新。
增材制造具有促进制造模式变革、不产生废弃物、不受产品复杂程度影响、不需要繁冗的多级工艺处理和各种加工设备等优势。与传统制造相比,增材制造在制造成本、产品多样性、设备通用性、设计空间、设备体积、环保性能和交付周期等方面都具有显著优势。
3D打印产业链包括上游材料、中游设备及软件和下游应用领域。材料、设备和高附加值应用领域是增材制造的关键环节。材料方面,需要开发面向增材制造的新材料体系,提升制件质量;设备方面,需要研究装备的系统集成和智能化,以及多材料、多结构、多工艺增材制造装备;高附加值应用方面,需要深化应用,并解决社会安全问题。
3D打印主要成型工艺包括SLA、Polyjet、3DP、SLM、CLIP、EBM和MJF等。SLA工艺精度高、表面光滑,但强度力学性能较差;Polyjet工艺可同时喷射不同材料,加工精度高,但产品通常不适合长期使用;3DP工艺成型速度快,可实现有渐变色的全彩色3D打印,但产品力学性能差;SLM工艺加工标准金属的致密度高,力学性能良好,但价格昂贵,速度偏低;CLIP工艺打印速度快,产品力学性能好;EBM工艺可打印难熔金属,真空环境排除了产生杂质的可能,但设备需要真空系统,硬件资金投入更高;MJF工艺能够简化工作流程并降低成本,实现快速成型。
2018年,国内3D打印行业发展迅速。四川省增材制造技术协会召开了产业发展路径座谈会,并组团参加中国增材制造大会暨展览会。微重力环境下立体光刻制造技术打印的陶瓷样品取得成功,3D打印装备器件在高分五号卫星中获得实际应用。国内首家喷墨打印公共平台在苏州揭牌,全国首家珠宝3D打印共享中心落户广州。四川蓝光英诺生物科技股份有限公司的3D生物打印血管技术即将进行人体临床试验。上海浦东推动增材制造产业发展,2018中国(西安)国际3D打印博览会暨高峰论坛成功举办。
国际方面,澳大利亚Titomic发布全球规模最大、速度最快的金属3D打印机;波音公司与Assembrix签署协议,以确保3D打印数据安全;EOS携手Eurocoating,助力中国增材制造;西门子公司推出全新线上协同平台,用于支持全球增材制造;美国华盛顿州立大学首次实现利用3D打印技术一步成形出由两种不同材料组成的梯度复合材料结构;工业级GE现加速超越趋势,桌面级万豪与闪铸挺进全球前5强;量产3D打印电动车LSEV世界首款量产3D打印电动车LSEV由意大利电动车制造商XElectricalVehicle(XEV)与中国3D打印厂商Polymaker公司合作制造;荷兰航空与Materialise合作制造3D打印隔板。
增材制造关键领域被列入2018行业质量共性技术推广重点任务,每项最高补助300万。国家标准《增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料》将于2019年3月1日起正式实施。航天科工二院3D打印中心发布增材制造质量分级标准。ASTM发布了新的国际标准,针对使用金属增材制造技术的医疗、航空航天及其他零件。3D打印正式列入《全国技工院校专业目录(2018年修订版)》。国家知识产权局印发《知识产权重点支持产业目录(2018年本)》,将“增材制造技术、装备及核心部件、3D打印材料、3D生物打印”等列为国家重点发展和亟需知识产权支持的重点产业。