增材制造技术的全球研究进展与我国发展现状

目前，就全球增材制造技术发展状况来讲，美国和欧洲在相关技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球增材制造技术和应用的领导者，欧洲也十分重视对此项技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强增材制造技术的研发及应用。我国3D打印设计服务市场也处于快速增长的阶段，目前我国已经有几家企业利用增材制造技术来生产设备和提供服务。

英国拉夫堡大学快速制造实验室主要开展代替骨头的多孔结构设计研究、声学固体成形制造研究、多目标优化研究、选择性激光烧结尼龙12压缩试验研究、裁剪损伤的预防和保护性运动服装的性能改进、快速制造纺织品三维适型数据生成等方面的研究，如图9-14所示。

图9-14 英国拉夫堡大学三维打印制品

以美国为代表，2012年奥巴马政府提出重振美国制造业的一系列发展方案，并将人工智能、3D打印、机器人列为三大支柱产业，其中3D打印是首先得到政府扶持的产业。奥巴马政府还于2012年8月设立了增材制造创新研究院（NAMII），专门研发增材制造技术。NAMII目前主要研究打印材料的特性和效能、资格鉴定和认证测试、加工能力和过程控制等三项技术。奥巴马政府期待通过NAMII来整合政府、企业和高校的力量，弥补基础研究和成熟应用之间的差距，加快增材制造技术创新，从而带动制造业的提升速度。美国国家科学基金会和海军研究办公室早在2009年就研究增材制造技术未来10～12年的技术路线图，就增材制造在设计、过程建模和控制、材料和机器、生物医学应用、能源和可持续发展应用、社区发展、教育、国家实验中心等方面的发展提出了一些规划。(www.xing528.com)

另外，澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线图，南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发，日本也着力推动3D打印技术的推广应用。可见，增材制造正成为发达国家日益关注的战略性产业核心技术。

我国增材制造技术研究工作起步于20世纪90年代初，目前部分技术水平与国外先进水平相当，但在成形材料、智能化控制和应用范围等方面较国外先进水平落后很多。目前，我国已初步形成了增材制造技术设备和材料的制造体系。部分国产3D打印设备已接近或达到发达国家同类产品的水平，生产成本却低很多。同时，我国增材制造技术产业链正在形成，并且发展异常迅速，近两年增长尤其快，年增速均在50%以上。一些国防、航天、航空、汽车以及研发型企业对3D打印机的需求量较大，主要应用于制造高端零部件产品。此外，医疗、食品、建筑、文化创意等行业对3D打印的需求也日益增强。

国内企业在刚开始时以引进国外的技术为主，这样导致了生产成本过高，超出了企业的承受能力。为了解决增材制造技术及设备的迫切需求，1991年以来，在政府资助和支持下，一些高等院校和科研机构积极开展增材制造技术方面的研究工作，并取得了巨大的进步。其中，清华大学、华中科技大学、北京航空航天大学、西安交通大学、西北工业大学、华南理工大学等高校，机械科学研究总院、中科院沈阳金属所、中航625所等研究院所，北京隆源自动成型系统有限公司、北京太尔时代科技有限公司、北京上拓科技有限公司等单位都积极开展了相关技术及设备的研究开发工作，并取得了较大成果。

近年来，在国家科学技术部和各地政府的支持下，我国增材制造技术的发展走上了专业化、市场化的轨道，为国民经济的发展做出了贡献，我国已建立一批服务机构向深圳、天津、上海、西安、南京、重庆等地的企业提供增材制造技术支持，这些机构并开始起到了积极的作用，推动了该技术在我国的广泛应用。同时，3D打印体验馆在北京、上海、杭州、武汉等地陆续建立。但我国增材制造技术的研究和应用与发达国家相比，还是存在一定差距。