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最新3D打印技术与增材制造材料全球格局分析


来源:公号“前沿材料”

[导读]  目前,增材制造设备是其发展的牵引力,而材料是制约其发展的重要因素。

中国粉体网讯  增材制造,俗称“3D 打印”,始于快速成型技术,在航空、航天、航海、兵器、医疗、汽车、工业等领域发展前景广阔,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。

近年来,增材制造发展非常迅速,美国、英国、德国、法国、俄罗斯、澳大利亚、新加坡、日本、韩国等政府纷纷将其上升至战略高度给予政策支持。增材制造涉及多学科知识,产业链涵盖范围十分广泛。目前,增材制造设备是其发展的牵引力,而材料是制约其发展的重要因素。

增材制造技术与装备

美国材料和试验协会(ASTM)标准组织将增材制造技术分为七类,英国增材制造特别兴趣小组(AM SIG)将其进一步划分出十余种分支工艺。


美国ASTM 标准组织对增材制造技术的分类情况

全球格局:欧美领先,日韩新澳积极研发

长期以来,欧美等国一直引领着全球增材制造技术与装备的研究与发展。欧美无论是在原始创新力,还是市场竞争力以及工业领域的应用方面,均处于全球领先地位。日本、韩国、新加坡和澳大利亚等国也在积极推动增材制造技术与装备的研究与开发,但尚未形成一定规模。

国外格局:欧美英德政府大力支持

美国政府对增材制造技术的发展给予了高度重视和大力支持。2012年8月美国国家增材制造创新研究所(2013年10月更名为美国制造)正式成立, 引领着全美甚至全球增材制造技术的发展。欧盟从“第一研发框架计划”开始便对增材制造项目给予了资助,在“地平线2020计划”中更是将增材制造技术列为关键实用技术之一。德国、英国与荷兰等国相继制定了增材制造路线图及相关标准,来促进本国增材制造技术的研发。目前,据国家新材料产业发展战略咨询委员会获悉,欧美在增材制造技术与装备领域已拥有一大批技术先进的优势企业。

国内格局:重点发展出一批优势企业

目前,以增材制造为代表的先进制造技术正在快速发展,已成为越来越多企业实现产业升级和技术转型的新方向。我国也高度重视增材制造技术及产业的发展,《中国制造2025》、“十三五国家科技创新规划”以及“智能制造工程实施指南(2016-2020)”等发展规划均已将增材制造装备及产业列为重要发展方向之一,希望推动该领域的持续快速发展。目前,我国在增材制造技术与装备领域已拥有一批技术先进的优势企业。

西安铂力特利用增材制造技术成功助力国产大飞机C919关键零部件之后,2017年8月,铂力特与中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司达成战略合作协议,将促进我国民用航空发动机产业的发展,也将进一步扩大增材制造技术的应用。

增材制造材料

材料是增材制造的物质基础和根本保证。增材制造材料按照形态不同一般可分为固态粉末、固态片材、固态丝材和液态材料;按照材料类别不同可分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料(陶瓷、玻璃)以及生物材料等。

全球格局:欧美发展前沿,亚洲国家跟跑

增材制造材料目前的发展前沿仍主要集中在欧美地区,伴随着增材制造技术的迅猛发展,材料体系也日趋丰富,产品性能不断优化,在航空、航天、生物医疗、汽车和工业等领域逐步得到推广和规模化产业应用。我国和日本、印度等其他国家也在增材制造材料领域积极布局,处于跟跑阶段。我国增材制造研究起步仅比欧美晚3至5年,近年来发展非常迅速。然而材料作为发展的必要物质基础和保障,其产业化在我国仍处于起步阶段,在材料性能、产品体系健全程度上均与先进国家相比存在一定差距。

国外格局:行业巨头以最快速度布局

欧美引领着增材制造全产业链发展创新前沿,在增材制造材料研发和产业化以及应用上处于全球领先地位。尤为瞩目的是,目前欧美大批的行业巨头, 正在以有史以来最快速度布局其增材制造,通过自主研发、产学研联合研发、 收并购、行业联盟等方式积极前进。

国内格局:我国产业发展非常迅速

近年来,我国增材制造材料产业发展非常迅速,优势企业主要集中在北京、 河北、江苏、陕西、湖南、广东等地区。这些企业大都围绕自身增材制造装备以及应用领域开发材料体系,最初的研发工作大都依托国内实力雄厚的高校、科研院所和行业领军人物,后逐步加强自主研发和行业战略合作,在增材制造材料研发实力和产业化推进上处于全国领先地位。

发展趋势及建议

目前我国增材制造全产业链未能达到有效协同发展,高校、科研院所和企业间虽然已经建立了部分合作机制,但是整体上凝聚力不强。国家新材料产业发展战略咨询委员会分析师建议,整个增材制造行业需要抱团发展,整合优势资源,共同开拓市场,避免单打独斗,需要机制化的平台为成员服务,也需要业内组织的引领。

增材制造材料需紧密配合全产业发展,形成与持续发展的装备和工艺软件相适合的原材料体系,需向高性能、产品种类多元化、工艺成熟化和低成本化发展, 并建立相应的材料供应体系,在航空航天、生物医用、 交通运输以及工业等领域实现规模化产业应用。其中航空航天作为国防安全和国民经济重要领域是增材制造技术和材料发展的强大驱动力。另外,在增材制造材料未来的推进过程中,还需重视材料对人类健康、 生态安全和社会安全的影响,开发材料标准化及安全标准化技术,实现可持续发展。

建议我国应结合自身资源和特色进行谋划,把握发展时机,推进制造业转型升级。


(中国粉体网编辑整理/平安)

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