中国增材制造产业发展报告(2017)

Enterprise Development专业品质权威Analysis Report企业发展分析报告中天上材增材制造有限公司免责声明:本报告通过对该企业公开数据进行分析生成，并不完全代表我方对该企业的意见，如有错误请及时联系;本报告出于对企业发展研究目的产生，仅供参考，在任何情况下，使用本报告所引起的一切后果，我方不承担任何责任:本报告不得用于一切商业用途，如需引用或合作，请与我方联系:中天上材增材制造有限公司1企业发展分析结果1.1 企业发展指数得分企业发展指数得分中天上材增材制造有限公司综合得分说明：企业发展指数根据企业规模、企业创新、企业风险、企业活力四个维度对企业发展情况进行评价。

该企业的综合评价得分需要您得到该公司授权后，我们将协助您分析给出。

1.2 企业画像类别内容行业空资质增值税一般纳税人产品服务用金属材料、不锈钢、模具钢、镍基高温合金、1.3 发展历程2工商2.1工商信息2.2工商变更2.3股东结构2.4主要人员2.5分支机构2.6对外投资2.7企业年报2.8股权出质2.9动产抵押2.10司法协助2.11清算2.12注销3投融资3.1融资历史3.2投资事件3.3核心团队3.4企业业务4企业信用4.1企业信用4.2行政许可-工商局4.3行政处罚-信用中国4.4行政处罚-工商局4.5税务评级4.6税务处罚4.7经营异常4.8经营异常-工商局4.9采购不良行为4.10产品抽查4.11产品抽查-工商局4.12欠税公告4.13环保处罚4.14被执行人5司法文书5.1法律诉讼（当事人）5.2法律诉讼（相关人）5.3开庭公告5.4被执行人5.5法院公告5.6破产暂无破产数据6企业资质6.1资质许可6.2人员资质6.3产品许可6.4特殊许可7知识产权7.1商标7.2专利7.3软件著作权7.4作品著作权7.5网站备案7.6应用APP7.7微信公众号8招标中标8.1政府招标8.2政府中标8.3央企招标8.4央企中标9标准9.1国家标准9.2行业标准9.3团体标准9.4地方标准10成果奖励10.1国家奖励10.2省部奖励10.3社会奖励10.4科技成果11土地11.1大块土地出让11.2出让公告11.3土地抵押11.4地块公示11.5大企业购地11.6土地出租11.7土地结果11.8土地转让12基金12.1国家自然基金12.2国家自然基金成果12.3国家社科基金13招聘13.1招聘信息感谢阅读:感谢您耐心地阅读这份企业调查分析报告。

《中国造纸产业竞争力报告》是中国制浆造纸研究院的一项创新性的研究成果，在2016年的基础上，2017年继续用客观的数据和分析方法，以全新的视角对中国和全球造纸产业进行研究和评价。

《2017中国造纸产业竞争力报告》共分8个部分，总计11万字，280张图，228页以及20个图表，信息丰富，内容全面。

报告所采用的数据相对比较客观，主要来自国家统计局、工业和信息化部、环保部等国家部委，中国科学院、中国轻工业信息中心等权威机构，中国造纸学会、中国造纸协会等行业组织，以及RISI 、PPPC 、FISHER 、CNKI 、Web of Science 等知名信息机构，详实的数据为研究报告奠定了坚实的基础。

2017年的报告秉承创新的基本原则，通过综合分析中国造纸、全球造纸原料、国际贸易、科技创新、造纸企业以及造纸装备的竞争力，对中国造纸的竞争优势和存在的问题进行分析。

《2017中国造纸产业竞争力报告》的内容非常多，简要介绍部分章节，更多内容请关注2017年的最新报告。

第一部分， 造纸产业竞争力综合分析分析表明，虽然我国造纸行业保持了一定的增速，但是这种增长仍然是比较乏力的，从纸板销售、库存、存货和价格指数来讲，造纸行业虽然有所复苏，编者按：2017年9月13日，《2017中国造纸产业竞争力报告》在2017中国国际创新发展论坛上发布。

报告数据详实、观点鲜明，对造纸行业发展进行了全面的梳理和研究，具有一定的参考价值。

曹春昱院长在论坛上做了报告成果发布，并简要介绍了报告的核心内容。

曹春昱 中国制浆造纸研究院院长竞争力报告：创新驱动发展提升造纸产业核心竞争力 —《2017中国造纸产业竞争力报告》发布Exclusive Report特别报道08NO.11 2017CHINA PAPER NEWSLETTERS. All Rights Reserved.但是仍然面临着一些困难。

虽然近期纸张价格急剧上涨，提高了行业景气度，但是消费和未来的增长能否持续，扔有待检验。

中国3D打印行业产业链、市场规模、融资事件及行业发展前景分析增材制造(又称3D打印)是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是制造业有代表性的颠覆性技术。

3D打印的工作原理是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件将其离散分解成若干层平面切片，由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将材料进行逐层堆积黏结，叠加成型，制造出实体产品。

一、3D打印产业链分析3D打印行业产业链从上中下游来看，上游为塑料、金属、蜡、石膏、砂等其他各种材料。

中游为3D打印设备及技术，下游则为制造、医疗、建筑、军事等应用领域。

上游：塑料、金属、蜡、石膏、砂等其他各种材料。

不同的3D打印技术，对材料的要求也有所不同，例如光聚合成型主要以液态光敏树脂为主要材料；颗粒物成型的主要材料为金属、塑料、陶瓷等；而熔融层积型的适用材料为塑料等混合物。

中游：3D打印的中游为设备研发及制造。

目前，3D打印设备主要分为桌面级和工业级两种。

桌面级是3D打印技术的初级阶段，可以直观地阐述3D打印技术的工艺原理；工业级的3D打印设备主要分为快速原型制造和直接产品制造，两者在打印速度、精确度、尺寸等方面各有不同。

下游：主要是3D打印服务，延伸到各个细分的实际应用方向，其中包括制造、医疗、军事、建筑等领域均有所应用。

随着3D打印行业的快速发展，3D打印技术应用场景将不断拓展。

二、3D打印市场规模分析3D打印技术从诞生至今30余年，目前处于多技术路线共存的状态，根据国际标准化组织ISO/TC261增材制造技术委员会2015年新发布的国际标准ISO/ASTM52900：2015，将增材制造工艺原理分为粘结剂喷射（选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末等材料的增材制造工艺）、定向能量沉积（利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺）、材料挤出（将材料熔化后通过喷嘴或孔口挤出成形的增材制造工艺）、材料喷射（将材料以微滴的形式选择性喷射沉积的增材制造工艺）、粉末床选区熔化（通过热能选择性地熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺）、薄材叠层（将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造工艺）、立体光固化（通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺）七类，主流的技术都可以归入这七类。

江苏省增材制造产业发展三年行动计划（2018-2020年）增材制造（又称3D打印）是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的具有颠覆性的新兴制造技术，对传统制造业的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合具有广泛而深远的影响。

基于增材制造技术的增材制造产业涵盖了产业设计、材料、装备、软件、工艺、应用等众多领域，发展前景广阔。

“十三五”以来随着我省大力发展高端装备制造等战略性新兴产业，我省增材制造产业领域得到了较快发展，形成了一批具有良好竞争力的企业和研发机构，产业链逐步完善，产业竞争力明显增强，目前全省增材制造领域年专利申请量国内领先。

但总体来看，我省增材制造产业规模总量还不够大，创新能力还不够强。

为全面贯彻落实党的十九大精神，深入推进制造强省建设，加快培育制造业发展新动能，根据工信部等十二部门联合发布的《增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》（工信部联装〔2017〕311号）要求和《中国制造2025江苏行动纲要》（苏发〔2015〕16号）相关部署，现就今后三年加快江苏增材制造产业发展提出以下行动计划。

- 14 -一、总体要求与基本原则（一）总体要求围绕推进供给侧结构性改革、培育产业发展新动能、推动和服务制造强省建设的要求，坚持做强产业和做大市场协同推进。

一方面强化技术创新，着力突破基础材料、成型技术、工艺软件等关键环节，研发一批国内领先、达到国际先进水平的增材制造装备；另一方面强化市场应用，面向航空航天、汽车、家电、生物医疗、文化教育等领域重大需求，深入开展增材制造产品示范应用和市场推广，加快形成产业链协同推进体系，实现产业快速健康高效发展，稳步提升产业整体竞争力。

（二）基本原则1、坚持市场主导和政府引导相结合。

发挥市场在资源配置中的决定性作用，突出做强做大企业主体，充分激发企业活力和创造力。

更好地发挥政府的引导和服务作用，积极营造市场环境，培育产业生态，强化政策扶持，促进产业集聚集群发展。

“增材制造与激光制造”重点专项2016年度项目申报指南项目申报全流程指导单位：北京智博睿投资咨询有限公司依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《中国制造2025》，科技部会同有关部门组织开展了《国家重点研发计划增材制造与激光制造重点专项实施方案》编制工作，在此基础上启动增材制造与激光制造重点专项2016年度项目，并发布本指南。

本专项总体目标是：突破增材制造与激光制造的基础理论，取得原创性技术成果，超前部署研发下一代技术；攻克增材制造的核心元器件和关键工艺技术，研制相关重点工艺装备；突破激光制造中的关键技术，研发高可靠长寿命激光器核心功能部件、国产先进激光器，研制高端激光制造工艺装备；到2020年，基本形成我国增材制造与激光制造的技术创新体系与产业体系互动发展的良好局面，促进传统制造业转型升级，支撑我国高端制造业发展。

本专项按照“围绕产业链，部署创新链”的要求，围绕增材制造与激光制造的基础理论与前沿技术、关键工艺与装备、创新应用与示范设置任务。

按照突出重点、分步实施的原则，2016年首批在增材制造与激光制造2个方向上启动29个项目。

1．增材制造1.1高性能金属结构件激光增材制造控形控性研究（基础前沿类）研究内容：针对激光熔覆沉积大型金属结构件和激光选区熔化成形复杂金属结构件，研究激光/金属热交互作用及熔池冶金动力学行为和超高温移动熔池非平衡凝固行为，揭示增材制造构件成形的几何特征和沉积态组织形成规律；研究成形过程的应力应变和变形开裂规律，提出预防变形开裂的工艺准则；研究增材制造过程及后续热处理过程材料组织形成规律，形成优化的热处理制度；研究增材制造工艺条件下合金成分与材料组织和性能的关系，形成增材制造专用合金的设计原则；研究金属结构件增材制造的质量控制与评价方法，形成质量评价规范与标准。

考核指标：熔覆沉积成形结构件最大方向成形尺寸≥3m，变形量≤0.5mm/100mm；选区熔化成形构件最大方向成形尺寸≥400mm，变形量≤0.2mm/100mm；成形结构件的综合力学性能接近或相当于同种金属合金的锻件水平；成形构件实现工程试用。

2017-2021年中国复合材料行业调研及前景分析报告2017-2021年中国复合材料行业市场调研及前景分析报告▄核心内容提要产业链（Industry Chain）狭义产业链是指从原材料一直到终端产品制造的各生产部门的完整链条，主要面向具体生产制造环节；广义产业链则是在面向生产的狭义产业链基础上尽可能地向上下游拓展延伸。

产业链向上游延伸一般使得产业链进入到基础产业环节和技术研发环节，向下游拓展则进入到市场拓展环节。

产业链的实质就是不同产业的企业之间的关联，而这种产业关联的实质则是各产业中的企业之间的供给与需求的关系。

市场规模（Market Size）市场规模（Market Size），即市场容量，本报告里，指的是目标产品或行业的整体规模，通常用产值、产量、消费量、消费额等指标来体现市场规模。

我们对市场规模的研究，不仅要对过去五年的市场规模进行调研摸底，同时还要对未来五年行业市场规模进行预测分析，市场规模大小可能直接决定企业对新产品设计开发的投资规模；此外，市场规模的同比增长速度，能够充分反应行业的成长性，如果一个产品或行业处在高速成长期，是非常值得企业关注和投资的。

消费结构（consumption structure）消费结构是指被消费的产品或服务的构成成份，本报告主要从三个角度来研究消费结构，即：产品结构、用户结构、区域结构。

1、产品结构，主要研究各类细分产品或服务的消费情况，以及细分产品或服务的规模在整个市场规模中的占比；2、用户结构，主要研究产品或服务都销售给哪些用户群体了，以及各类用户群体的消费规模在整个市场规模中的占比；3、区域结构，主要研究产品或服务都销售到哪些重点地区了，以及某些重点区域市场的消费规模在整个市场规模中的占比。

对消费结构的研究，有助于企业更为精准的把握目标客户和细分市场，从而调整产品结构，更好地服务客户和应对市场竞争。

市场份额（Market shares）市场份额，又称市场占有率，指一个企业的销售量（或销售额）在市场同类产品中所占的比重。

国内外新材料产业发展现状及趋势分析新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料。

新材料是新一轮科技革命和产业变革的基石与先导，是重要的战略性、基础性产业，也是国家面向未来确定的战略必争领域之一。

新材料产业链中，上游为金属原料、合金、化学纤维、陶瓷、塑料、生物基、树脂、石墨等原材料；中游为新材料制造，主要包括石墨烯材料、超导材料、3D打印材料、智能仿生与超材料、纳米材料、生物医用材料以及液态金属等；下游为应用领域，前沿新材料广泛应用于电子电气、汽车、新能源、医疗、航天航空等领域。

国际新材料产业发展现状和趋势发展现状全球新材料产业政策频出。

2008年以来，发达国家纷纷启动“再工业化”战略，将制造业作为回归实体经济、抢占新一轮国际科技经济竞争制高点的重要抓手，材料作为制造业基石的战略地位日益提升。

近年来，世界各国特别是发达国家瞄准新材料产业发展，先后制订了系列专项战略或规划，此外，主要发达国家针对新材料重点领域，如高温合金、碳纤维及复合材料、新型显示材料、新型能源材料、第三代半导体材料、稀土新材料、石墨烯等，还出台了专项政策。

区域化发展特色鲜明。

经过多年的发展，各国已经形成了相对鲜明的发展特色，发展也各有侧重点。

总体上，以美国、欧洲和日本占据领先地位，聚集了一批在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势的新材料龙头企业。

韩国、俄罗斯和我国在新材料某些特定领域处于全球领先地位，位于第二梯队。

第三梯队为巴西、印度等国家，目前处于奋力追赶的状态。

表1 发达国家或地区新材料相关战略规划及方向特色产业发展规模持续扩张。

随着全球高新技术产业快速发展和制造业不断升级，以及可持续发展的持续推进，新材料的产品、技术、模式不断更新，应用领域不断拓展，在产业需求侧及供给侧政策双重作用下，全球新材料产业蓬勃发展，据统计，2022年全球新材料产业市场规模约3.8万亿美元，2016-2022年年均复合增长率约为10.5%。

第３１卷第１期中国机械工程V o l ．３１㊀N o ．１２０２０年１月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．１９Ｇ２３增材制造技术现状与未来卢秉恒１,２１．西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安,７１００５４２．增材制造国家创新中心,西安,７１００５４摘要:论述了增材制造技术的国内外发展状况,分析了我国在该技术领域面临的机遇与挑战,认为未来增材制造技术应该围绕金属成形中的强非平衡态凝固学㊁极端条件下增材制造新机理㊁梯度材料㊁结构的增材制造机理,以及组织工程支架活化生长和功能再创的生化㊁生命学原理等科学问题开展研究.建立 应用发展为先导㊁技术创新为驱动㊁产业发展为目标 的研究发展思路,以推进增材制造技术的发展,为创新型国家建设提供有力支撑.关键词:增材制造;技术创新;产业发展;多学科融合中图分类号:T １９D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２０．０１．００３开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):A d d i t i v eM a n u f a c t u r i n gC u r r e n t S i t u a t i o na n dF u t u r e L U B i n g h e n g１,２１．T h eK e y S t a t eL a b o r a t o r y f o rM a n u f a c t u r i n g S y s t e m sE n g i n e e r i n g ,X i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y,X i a n ,７１００５４２．N a t i o n a l I n n o v a t i o n I n s t i t u t e o fA d d i t i v eM a n u f a c t u r i n g,X i a n ,７１００５４A b s t r a c t :T h eu p Ｇt o Ｇd a t e p r o g r e s s i nt h ea d d i t i v e m a n u f a c t u r i n g t e c h n o l o g y h a sb e e nf u l l y re Ｇv i e w e d i n t h i sa r t i c l e ,a n dt h ea s s o c i a t e do p p o r t u n i t y &c h a l l e n ge sw e r ea l s od i s c u s s e d ．I th a sb e e n p r o p o s e d t h a t t h ef u t u r e d i r e c t i o n s o f t h e a d d i t i v em a n u f a c t u r i ng t e ch n o l o g y sh o u l db e f o c u s e do n t h e n o n e q u i l i b r i u ms o l i d i f i c a t i o no f t h e m e t a l p r i n t i n g ,t h en o v e l t h e o r y d e v e l o p m e n to fm a n u f a c t u r i n gu n d e r e x t r e m e c o n d i t i o n s ,a d d i t i v em a n u f a c t u r i n g o fm a t e r i a l s&s t r u c t u r e i n Ｇg r a d i e n t ,t h e r e ge n e r a Ｇt i o na n df u n c t i o n a l i z a t i o no f t h ee ng i n e e r e ds c a f f o l d s ,th e o r y of l i f es c i e n c ee t c ．C o n s t r u c t i v e i d e a s s h o u l db e e n c o u r ag e d ,t ob e l e db y t e ch ni c a l p r o g r e s s ,t ob ed r i v e nb y t e c h n o l o gi c a l i n n o v a t i o n ,a n d t ob e t a r g e t e db y t h e i n d u s t r i a l d e v e l o p m e n t ,a i m i n gt o p r o v i d e t h e s o l i d f o u n d a t i o n f o r t h e i n n o v a t i v e n a t i o n a l c o n s t r u c t i o n ．K e y wo r d s :a d d i t i v e m a n u f a c t u r i n g ;t e c h n i c a l i n n o v a t i o n ;i n d u s t r y d e v e l o p m e n t ;m u l t i d i s c i p l i Ｇn a r y fu s i o n 收稿日期:２０１９１２２８基金项目:中国工程院咨询课题资助项目(２０１８ＧZ D Ｇ１２Ｇ０３)０㊀引言增材制造(a d d i t i v em a n u f a c t u r i n g,AM )技术(也称为３D 打印技术)是２０世纪８０年代后期发展起来的新型制造技术.２０１３年美国麦肯锡咨询公司发布的 展望２０２５ 报告中,将增材制造技术列入决定未来经济的十二大颠覆技术之一.目前,增材制造成形材料包含了金属㊁非金属㊁复合材料㊁生物材料甚至是生命材料,成形工艺能量源包括激光㊁电子束㊁特殊波长光源㊁电弧以及以上能量源的组合,成形尺寸从微纳米元器件到１０m 以上大型航空结构件,为现代制造业的发展以及传统制造业的转型升级提供了巨大契机.增材制造以其强大的个性化制造能力充分满足未来社会大规模个性化定制的需求,以其对设计创新的强力支撑颠覆高端装备的传统设计和制造途径,形成前所未有的全新解决方案,使大量的产品概念发生革命性变化,成为支撑我国制造业从转型到创新驱动发展模式的转换.增材制造已经从开始的原型制造逐渐发展为直接制造㊁批量制造;从３D 打印,到随时间或外场可变的４D 打印;从以形状控制为主要目的的模型㊁模具制造,到形性兼具的结构功能一体化的部件㊁组件制造;从一次性成形的构件的制造,到具有生命力活体的打印;从微纳米尺度的功能元器件制造到数十米大小的民用建筑物打印,等等,增材制造作为一项颠覆性的制造技术,其应用领域不断扩展.经过近４０年的发展,增材制造技术面向航空航天㊁轨道交通㊁新能源㊁新材料㊁医疗仪器等战略新兴产业领域已经展示了重大价值和广阔的应用９１前景,是先进制造的重要发展方向,是智能制造不可分割的重要组成部分.增材制造技术是满足国家重大需求㊁支撑国民经济发展的 国之重器 ,已成为世界先进制造领域发展最快㊁技术研究最活跃㊁关注度最高的学科方向之一.发展自主创新的增材制造技术是我国由 制造大国 向 制造强国 跨越的必由之路,对建设创新型国家㊁发展国民经济㊁维护国家安全㊁实现社会主义现代化具有重要的意义.１㊀发展现状２０１８年,全球增材制造产业产值达到９７．９５亿美元,较２０１７年增加２４．５９亿美元,同比增长３３．５％;全球工业级增材制造装备的销量近２００００台,同比增长１７．８％,其中金属增材制造装备销量近２３００台,同比增长２９．９％,销售额达９．４９亿美元,均价４１．３万美元.以美国G E公司为代表的航空应用企业开始采用增材制造技术批量化生产飞机发动机配件,尝试整机制造,并计划２０２１年启用一万台金属打印机,显示了增材制造技术的颠覆性意义.相应地,欧洲及日本等发达地区和国家也逐渐把增材制造技术纳入未来制造技术的发展规划中,比如欧盟规模最大的研发创新计划 地平线２０２０ ,计划７年内(２０１４ ２０２０)投资８００亿欧元,其中选择１０个增材制造项目,总投资２３００万欧元;２０１９年,德国经济和能源部发布«国家工业战略２０３０»草案中,将增材制造列为十个工业领域 关键工业部门 之一;２０１４年日本发布的«日本制造业白皮书»中,将机器人㊁下一代清洁能源汽车㊁再生医疗以及３D打印技术作为重点发展领域;２０１６年,日本将３D打印器官模型的费用纳入保险支付范围.我国增材制造技术和产业发展速度快,规模稳步增长,技术体系和产业链条不断完善,产业格局初步形成,支撑体系逐渐健全,已逐步建立起较为完善的增材制造产业生态体系.根据中国增材制造产业联盟的统计,在２０１５ ２０１７年三年间,我国增材制造产业规模年均增速超过３０％,增速高于世界平均水平;我国本土企业实现快速成长,涌现出先临三维㊁铂力特㊁华曙高科等一批龙头企业,产业发展速度加快.１．１㊀创新能力不断提升增材制造在相关国家科技计划的持续支持下,已为我国航空航天㊁动力能源领域高端装备的飞跃发展和品质提升作出了重要贡献.目前我国已初步建立了涵盖３D打印金属材料㊁工艺㊁装备技术到重大工程型号应用的全链条增材制造的技术创新体系,整体技术达到国际先进水平,并在部分领域处于国际领先水平,如我国采用激光熔覆沉积技术实现了世界上最大㊁投影面积达１６m２的飞机钛合金整体承力框的增材制造;制造出了长达１．２m的世界最大单方向尺寸的激光选区熔化钛合金制件,解决了传统方法难以实现的极端复杂结构的多结构㊁功能集成整体制造难题.同时,我国在增材制造技术的研究和产业发展方面已经形成一定的规模,从增材制造前处理模块产业到中游的设备制造和材料生产产业,再到下游的技术服务商和客户群体,已形成小规模的产业链.我国于２０１６年底建立了支撑增材制造技术发展的研发机构 国家增材制造创新中心,旨在开发创新型增材制造工艺装备,专注于服务产业的共性技术研究,推进增材制造在各领域的创新应用,聚焦技术成熟度介于４ ７级的产业化技术的孵化与开发,为我国增材制造领域提供创新技术㊁共性技术以及信息化㊁检测检验㊁标准研究等服务.同时一批省级增材制造创新中心也相继成立或宣布筹建,形成了国家级㊁省级增材制造创新中心协同布局的发展格局,逐渐形成以企业为主体㊁市场为导向㊁政产学研用协同的 １＋N 增材制造创新体系.１．２㊀产业规模快速增长我国增材制造产业仍处于快速发展阶段,产业规模逐步增长.２０１８年,中国增材制造产业产值约为１３０亿元,相较于２０１７年的１００亿元,同比增长３０％.根据中国增材制造产业联盟对４０家重点联系企业的统计结果显示,２０１８年,这些企业的总产值达４０．６３亿元,比２０１７年的３２．８３亿元增加７．８亿元,同比增长２３．８％.２０１８年,中国增材制造装备保有量占全球装备保有量的１０．６％,仅次于美国(美国的该参数为３５．３％),位居全球第二.我国增材制造产业已初步形成了以环渤海地区㊁长三角地区㊁珠三角地区为核心,中西部地区为纽带的产业空间发展格局.其中,环渤海地区是我国增材制造人才培养中心㊁技术研发中心和成果转化基地.长江三角洲地区具备良好经济发展优势㊁区位条件和较强的工业基础,已初步形成了包括增材制造材料制备㊁装备生产㊁软件开发㊁应用服务及相关配套服务完整的增材制造产业链.珠三角地区,随着粤港澳大湾区建设的推进,增材制造产业将得到进一步集聚.中西部地区,０２中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月陕西㊁广东㊁湖北㊁山东㊁湖南等省份是我国增材制造技术中心和产业化发展的重点区域,集聚了一批龙头企业和重点园区.１．３㊀应用领域持续拓展增材制造技术应用已从简单的概念模型㊁功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展,各领域应用持续拓展,尤其在航空㊁航天㊁医疗等领域的应用更为深入.以北京航空航天大学㊁西北工业大学㊁北京煜鼎增材制造研究院有限公司㊁西安铂力特增材技术股份有限公司为代表的金属增材制造产学研链条高校和企业,已初步建立了涵盖３D打印金属材料㊁工艺㊁装备技术到重大工程型号应用的全链条增材制造的技术创新体系,整体技术达到了国际先进水平,并在部分领域居于国际领先水平.除此之外,在航空航天领域,中国航空发动机集团成立了增材制造技术创新中心,旨在推动增材制造燃油喷嘴等零部件逐步走向规模化应用;２０１８年发射的嫦娥四号中继卫星搭载了多个采用增材制造技术研制的复杂形状铝合金结构件.在医疗领域,目前已有５个３D打印医疗器械获得C F D A(中国食品药品监督管理总局)批准上市,尤其是２０１９年初,第二类医疗器械定制式增材制造膝关节矫形器获批上市,标志着C F D A认证的增材制造医疗器械正从标准化走向个性化.在消费领域,先临三维科技股份有限公司量产３D打印鞋的数量已超过一万双,显示了３D打印技术在制鞋行业中的应用前景.２㊀问题与挑战从总体研究和产业发展来看,与大多数 一带一路 新兴国家相比,我国增材制造技术处于绝对领先地位,但与欧洲㊁美国㊁日本等发达地区和国家相比,我国在基础理论㊁关键工艺技术以及高端装备等方面仍存在较大的差距.在高端增材制造装备商业化销售市场,美国和德国还占据着绝对优势;我国高端增材制造装备的核心元器件和商用软件还依赖进口;系统级创新设计引领的规模化工业应用还主要在美欧国家.欧美日等发达地区和国家借助资金㊁人才㊁技术和市场的优势,在增材制造与激光制造基础理论㊁核心器件㊁工艺和装备㊁产业应用等方面均处于领跑水平.我国增材制造研究及产业发展面临的问题和挑战主要包括以下几个方面.２．１㊀原始创新和变革性技术不足近些年增材制造具有变革性的技术均来源于国外,一些显著影响增材制造全局的重大技术进步都来自于美欧国家,如德国的电子束高效增材制造装备㊁M I T和惠普的金属粉末床黏结剂喷射打印技术㊁空客公司的增材制造专用铝合金S c a l m a l l o y等.国内相关技术仍然处于跟跑位置,原始创新能力有待加强和引导.２．２㊀自主创新和标准的体系尚待完善从技术创新层面看,知识产权和专利技术一直是各国抢占战略制高点的主要战场.目前以欧㊁美㊁日等发达国家和地区构建的专业技术壁垒对我国企业在增材制造和激光制造领域的布局和研究产生了较大程度的冲击.为打破国外技术壁垒和封锁,拥有一套核心自主知识产权体系是我国发展增材制造产业的重中之重.标准层面来看,技术标准研究往往引领产业发展,如何推行完善的行业准则,使增材制造和激光制造的产品符合商业化的应用是我国增材制造和激光制造标准化发展的瓶颈.因此,建立完善的专用材料㊁工艺和设备,以及产品的检测和评价规范与标准也是未来所面临的挑战之一.２．３㊀增材制造形性主动控制难度大控形与控性是增材制造工艺的两个重要考察指标.但是,增材制造过程中材料往往存在强烈的物理㊁化学变化以及复杂的物理冶金过程,同时伴随着复杂的形变过程,以上过程影响因素众多,涉及材料㊁结构设计㊁工艺过程㊁后处理等诸多因素,这也使得增材制造过程的材料 工艺 组织 性能关系往往难以准确把握,形性的主动㊁有效调控较难实现.因此,基于人工智能技术,发展形性可控的智能化增材制造技术和装备㊁构建完备的工艺质量体系是未来增材制造面临的挑战之一.２．４㊀生物增材制造器官功能化困难生物制造是未来的重点发展方向.现有生物墨水体系仿生度低㊁可打印性差㊁种类少,打印工艺稳定性及效率低㊁与生物墨水匹配性差,打印组织结构存在营养物质输送局限,因而无法实现真正功能化.未来需要攻关的关键核心技术包括:高精度微观仿生设计及单细胞微纳跨尺度建模与组装;多尺度㊁多组织的生物３D打印高效调控技术;血管自组装与网络建立;保证打印大体积组织的维持㊁存活的生物反应器的制造.随着生物医用材料从 非活体 修复到 活体 修复的趋势转变,生物制造面临的战略性前瞻性重大科学问题包括:如何实现生物医用材料的活性化㊁功能化构建,甚至构建功能性组织器官,满足组织器官短缺㊁个性化新药研发等重大需求.１２增材制造技术 现状与未来 卢秉恒３㊀方向发展过去五年,增材制造实现了爆发式发展,从一个个的研究点发展为一个热点的科学技术领域.目前增材制造研究覆盖了增材制造新原理㊁新方法㊁控形控性原理与方法㊁材料设计㊁结构优化设计㊁装备质量与效能提升㊁质量检测与标准㊁复合增材制造等全系统,成为较为完整的学科方向.我国增材制造的发展要基于科学基础的研究,面向国家战略性产品和战略性领域的重大需求,瞄准世界先进制造技术与产业发展的制高点,抓住我国 换道超车 的历史性发展机遇,从而为我国２０３５年成为世界制造强国的重大战略目标提供支撑.为此,要以增材制造的多学科融合为核心,通过多制造技术融合㊁多制造功能融合,向制造的智能化㊁极端化和高性能化发展,必须通过自主创新重点掌握如下制造技术与装备.３．１㊀加强基础科学问题研究由于增材制造技术的发展历史较短,随着技术的发展,很多传统的机理研究理论无法应用于增材制造的物理环境和成形机制.从基础科学入手加强增材制造新问题的研究是首先需要面对的科研方向.在近期内需要解决的科学问题主要有:(１)金属成形中的强非平衡态凝固学.由于增材制造过程中的材料与能量源交互作用时间极短,瞬间实现熔化 凝固的循环过程,尤其是对于金属材料来说,这样的强非平衡态凝固学机理是传统平衡凝固学理论无法完全解释的,因此建立强非平衡态下的金属凝固学理论是增材制造领域需要解决的一个重要的科学问题.(２)极端条件下增材制造新机理.随着人类越来越迫切的探索外太空的需求,增材制造技术被更多地应用于太空探索领域,人们甚至希望直接在外太空实现原位增材制造,这种情况及类似极端条件下的增材制造机理以及增材制造制件在这种服役环境下的寿命和失效机理的研究将是相关研究人员关注的问题.(３)梯度材料㊁结构的增材制造机理.增材制造是结构功能一体化实现的制造技术,甚至可以实现在同一构件中材料组成梯度连续变化㊁多种结构有机结合,实现这样的设计对材料力学和结构力学提出了挑战.(４)组织器官个性化制造及功能再生原理.具有生命活力的活体及器官个性化打印是增材制造在生物医疗领域中最重要的应用之一,但无论是制造过程的生命体活力的保持,还是在使用过程中器官功能再创机理的研究,都还处于初期阶段,需要多个学科和领域的专家学者共同努力.３．２㊀解决形性可控的智能化技术与装备增材制造过程是涉及材料㊁结构㊁多种物理场和化学场的多因素㊁多层次和跨尺度耦合的极端复杂系统,在此条件下, 完全按照设计要求实现一致的㊁可重复的产品精度和性能 以及 使以往不能制造的全新结构和功能器件变为可能 是增材制造发展的核心目标.结合大数据和人工智能技术来研究这一极端复杂系统,在增材制造的多功能集成优化设计原理和方法上实现突破,发展形性主动可控的智能化增材制造技术,将为增材制造技术的材料㊁工艺㊁结构设计㊁产品质量和服役效能的跨越式提升奠定充分的科学和技术基础.在此基础上,发展具有自采集㊁自建模㊁自诊断㊁自学习㊁自决策的智能化增材制造装备也是未来增材制造技术实现大规模应用的重要基础.同时,重视与材料㊁软件㊁人工智能㊁生命与医学的学科交叉研究,开展重大技术原始创新研究,注重在航空航天航海㊁核电等新能源㊁医疗㊁建筑㊁文化创意等领域拓展增材制造技术的应用,是我国增材制造技术可望引领世界的关键之所在.形性主动可控的智能化增材制造技术和装备的发展将有望带动未来增材制造技术的前沿发展,从而提升增材制造技术应用的可靠性,创造出颠覆性新结构和新功能器件,更好地支撑国家及国防制造能力的提升.３．３㊀突破制造过程跨尺度建模仿真及材料物性变化的时空调控技术增材制造过程中材料的物性变化㊁形态演化以及组织转化极大地影响了成形的质量和性能,是增材制造实现从 结构 可控成形到 功能 可控形成的基础和关键核心.开展增材制造熔池强非平衡态凝固动力学理论研究㊁ 制造过程的纳观微观宏观跨尺度建模仿真 技术研究,以及 微米微秒介观时空尺度上材料物性变化的时空调控 研究,是提高我国增材制造领域竞争力㊁突破技术瓶颈的重要基础.以功能需求为导向,主要研究针对高分子㊁陶瓷等有机/无机非金属材料,甚至细胞㊁因子㊁蛋白等生物活性材料的增材制造工艺,进行兼具成形性能和功能要求的制造过程纳观微观宏观跨尺度建模仿真,以及微米微秒介观时空尺度上的原位和透视观测技术与装置的研究与开发,建立相应的多尺度㊁多场计算模拟模型,在高时空分辨率２２中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月下,研究和揭示非金属㊁生物材料㊁细胞等在挤出㊁喷射㊁光固化等典型增材制造过程中的物性变化㊁形态演化㊁组织转化甚至细胞的基因转入等细节过程及其影响因素,掌握工艺现象的本质原理和成形缺陷的形成机制,为改进和提高现有工艺水平㊁提升制件质量㊁突破技术瓶颈奠定理论基础.在此基础之上,与人工智能㊁大数据和深度学习等技术结合,突破先进智能材料㊁柔性材料㊁响应性材料㊁生物活性墨水的增材制造关键技术工艺,研究打印过程中以及打印后材料物性变化规律和调控规律.３．４㊀注重发展未来颠覆性技术太空打印㊁生物打印(生物增材制造)是增材制造两个具有颠覆性引领性质的重大研究方向,它们既关系到我们的空天科技及生命科学前沿,又直接关系到我们的国防安全及健康生活.太空打印可以以小设备制造大装置,可以在太空制造巨型太阳能电站,建立月基发射基地,乃至发展成太空装备新材料,实现把制造搬到天空去的美好愿望.太空打印是我们走向太空的阶梯.生物打印已经在人工心肺制造方面显示了良好的开端,我国应大力发展生物打印技术,实现新一代智能型医疗器械㊁生物机械装置及体外生命系统等的原创性技术工艺的突破,从而占领基础研究和产业应用的制高点,实现我国新型生物医疗器械领域的自主创新及转型升级.４㊀发展思路增材制造是我国实体经济转型升级的利器.围绕国家制造业强国战略,针对国民经济和国防安全的需求,增材制造应开展新材料㊁新结构㊁智能控制㊁组织和性能调控㊁精度调控等研究,为增材制造主动形性调控和智能化发展奠定基础.我国在增材制造领域正处在高速发展期,但是与欧㊁美㊁日等发达国家和地区相比,我国增材制造技术及设备还处于劣势,所以推进增材制造技术和装备的升级和革新显得尤为重要,这也是我国抢占战略制高点的重要环节.为此要推动高可靠㊁高性能㊁高精密增材制造工艺与装备及其配套技术的创新性发展.在生物增材制造领域,聚焦组织器官重建,重点围绕细胞/组织/器官芯片打印等进行生物增材制造核心技术㊁工艺及装备开发的研究,以攻克组织器官再造技术瓶颈,尽快实现皮肤等软组织修复产品㊁血管㊁软骨㊁膀胱等简单结构组织器官及肿瘤等病理模型的制造,在临床㊁个性化药物筛选与病理研究㊁组织再生医疗和细胞治疗等领域初步应用,以期提升我国生物制造核心技术水平,使之实现国际 并跑 甚至 领跑 .增材制造的发展将遵循 应用发展为先导,技术创新为驱动,产业发展为目标 的原则.应用方面需结合增材制造工艺特点进行产品设计和优化㊁创新型应用的开发㊁个性化定制生产等,以拓展增材制造的应用领域;利用增材制造云平台等新模式拓展增材制造的应用路径;结合增材制造设备和技术的高精高效发展特点,应提高增材制造批量化生产能力,拓展领域规模化应用;结合增材制造设备的多样化生产特点,可推广增材制造产品在社会各行各业的应用.同时,产业可持续发展方面,力求建立健全的增材制造产业标准体系,结合云制造㊁大数据㊁物联网等新兴技术及其他基于工业４．０的智能集成系统,促进增材制造设备和技术的全面革新,培育一批具有国际竞争力的尖端科技和制造企业,最终实现增材制造产业的快速可持续发展.生物增材制造需有效促进先进技术转化应用落地,构筑总产值达千亿元的生物增材制造创新产业体系,培育生物增材制造产业国际性领军企业,带动我国再生医学㊁生物材料㊁医学工程等多个相关产业快速发展.参考文献:[１]㊀MA N Y I K AJ,C HV I M,B U G H I NJ,e ta l,D i sＧr u p t i v e T e c h n o l o g i e s:A d v a n c e st h a t w i l l T r a n sＧf o r m L i f e,B u s i n e s s,a n d t h eG l o b a l E c o n o m y[R]．S a nF r a n c i s c o:M c K i n s e y G l o b a l I n s t i t u t e:２０１３．[２]㊀WOH L E R S T,C A F F R E Y T．W o h l e r s R e p o r t ２０１３ A n n u a lW o r l d w i d eP r o g r e s sR e p o r to fA dＧd i t i ve M a n uf a c t u r i ng a n d３D P r i n t i n g S t a t eo fth eI n d u s t r y[R]．U S A:W o h l e r sA s s o c i a t e s,２０１９．[３]㊀E u r o p e a n C o mm i s s i o n A d d i t i v e M a n u f a c t u r i n g i nH o r i z o n２０２０[E B/O L]．[２０１９Ｇ１２Ｇ３１]．h t t p://e c．e u r o p a．e u/p r o g r a mm e s/h o r i z o n２０２０/e n．２０１３．[４]㊀A L TMA I E RP．N a t i o n a lI n d u s t r i a l S t r a t e g y２０３０[N]．C h i n aD a i l y,２０１６Ｇ０２Ｇ０６．[５]㊀S u mm a r y o f t h e W h i t eP a p e ro n M a n u f a c t u r i n g I nＧd u s t r ie s[R]．T o k y o:M i n i s t r y o fE c o n o m y,T r a d ea n d I n d u s t r y(M E T I),２０１４．[６]㊀F Y２０１６W h i t eP a p e ro n M a n u f a c t u r i n g I n d u s t r i e s [R]．T o k y o:M i n i s t r y o fE c o n o m y,T r a d ea n dI nＧd u s t r y(M E T I),２０１７．(编辑㊀卢湘帆)作者简介:卢秉恒,男,１９４５年生,中国工程院院士,西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室教授㊁博士研究生导师,«中国机械工程»第五届编委会主任.研究方向为先进制造技术.３２增材制造技术 现状与未来 卢秉恒。