2025年增材制造(3D打印)国内外发展状况.doc

增材制造（3D打印）技术国内外发展状况

--西安交通大學先進制造技术研究所-07-09

概述

增材制造（AdditiveManufacturing，AM）技术是通過CAD设计数据采用材料逐层累加的措施制造实体零件的技术，相對于老式的材料清除（切削加工）技术，是一种“自下而上”材料累加的制造措施。自上世纪80年代末增材制造技术逐渐发展，期间也被称為“材料累加制造”（MaterialIncreseManufacturing）、“迅速原型”（RapidPrototyping）、“分层制造”（LayeredManufacturing）、“实体自由制造”（SolidFree-formFabrication）、“3D打印技术”（3DPrinting）等。名称各异的叫法分别從不一样侧面体現了该制造技术的特點。

美国材料与试验协會(ASTM)F42国际委员會對增材制造和3D打印有明确的概念定义。增材制造是根据三维CAD数据将材料连接制作物体的過程，相對于減法制造它一般是逐层累加過程。3D打印是指采用打印頭、喷嘴或其他打印技术沉积材料来制造物体的技术，3D打印也常用来表达“增材制造”技术，在特指设备時，3D打印是指相對价格或总体功能低端的增材制造设备。

增材制造技术不需要老式的刀具、夹具及多道加工工序，运用三维设计数据在一台设备上可迅速而精确地制造出任意复杂形状的零件，從而实現“自由制造”，处理許多過去难以制造的复杂构造零件的成形，并大大減少了加工工序，缩短了加工周期。并且越是复杂构造的产品，其制造的速度作用越明显。近二拾年来，增材制造技术获得了迅速的发展。增材制造原理与不一样的材料和工艺結合形成了許多增材制造设备。目前已經有的设备种类到达20多种。這一技术一出現就获得了迅速的发展，在各個领域都获得了广泛的应用，如在消费電子产品、汽車、航天航空、醫疗、軍工、地理信息、艺术设计等。增材制造的特點是單件或小批量的迅速制造，這一技术特點决定了增材制造在产品创新中具有明显的作用。

美国《時代》周刊将增材制造列為“美国拾大增長最快的工业”，英国《經济學人》杂志则认為它将“与其他数字化生产模式一起推進实現第三次工业革命”，认為该技术变化未来生产与生活模式，实現社會化制造，每個人都可以成為一种工廠，它将变化制造商品的方式，并变化世界的經济格局，進而变化人类的生活方式。美国奥巴馬总统在3月9曰提出发展美国振兴制造业计划，向美国国會提出“制造创新国家网络”(NNMI)，计划投资10亿美元重振美国制造业计划。其目的在夺回制造业霸主地位，要以二分之一的時间和费用完毕产品開发，实目前美国设计在美国制造，使更多美国人返回工作岗位，构建持续发展的美国經济。為此，奥巴馬政府启動首個项目“增材制造”，初期政府投资3000萬美元，企业配套4000萬元，由国防部牵頭，制造企业、大學院校以及非获利组织参与，研发新的增材制造技术与产品，使美国成為全球优秀的增材制造的中心，架起“基础研究与产品研发”之间纽带。美国政府已經将增材制造技术作為国家制造业发展的首要战略任务予以支持。

美国专门從事增材制造技术技术征询服务的Wohlers协會在汇报中，對各行业的应用状况進行了分析。全球直接产值17.14亿美元，增長率29.1%，其中，设备材料：8.34亿美元，增長28.0%，服务产值：8.79亿美元，增長30.7%，其发展特點是服务与设备對半。在应用方面消费商品和電子领域仍占主导地位，不過比例從23.7%減少到20.6%；机動車领域從19.1%減少到17.9%；研究机构為7.9%；醫學和牙科领域從13.6%增長到15.9%；工业设备领域為12.9%；航空航天领從9.9%增長到12.1%。在過去的几年中，航空器制造和醫學应用是增長最快的应用领域。世界上各許多国家与地区都在開发或应用增材制造技术。增材制造系统的数量一定程度上体現了国家的經济活力与创新能力。自1988～，美国、曰本、德国、中国成為重要的设备拥有国，其中，美国占全球总设备量的38.3%，中国占8.6%。估计将增長25%至21.4亿美元，将到达60亿美元。

增材制造发展有诱人的发展前景，也存在巨大的挑战。目前最大的难題是材料的物理与化學性能制约了实現技术。例如，在成形材料上，目前重要是有机高分子材料，金属材料直接成形是近拾数年的研究热點，正在逐渐向工业应用，难點在于怎样提高精度和效率。新的研究方向是用增材制造技术直接把软组织材料（生物基质材料和细胞）堆积起来，形成类生命体，通過体外培养和体内培养去制造复杂组织器官。

增材制造分类

自上世纪80年代美国出現第一台商用光固化成形机後，在至今近三拾年時间内得到了迅速发展。较成熟的技术重要有如下四种措施：光固化成形（Stereolithography