節能減排 3D打印助力“中國制造”轉型升級

　　導讀：3D打印，也稱增材制造，它實現了制造從等材、減材到增材的重大轉變。左世全解釋說，減材加工工藝主要指切、銑、磨等，等材加工工藝則以鑄、鍛、焊等為代表，而3D打印則是增材制造技術，可以一次制造任意復雜的零部件。
　　
　　3D打印，也稱增材制造，能有效降低產品開發成本，縮短新產品開發周期，有助于改變我國制造業長期處于價值鏈低端的不利局面當前增材制造企業總體上依然“小、散、弱”，還處于“單打獨斗”的發展階段，產業整合度較低，技術研發和推廣應用還處于無序狀態。
　　
　　近日，國務院總理主持專題講座，討論加快發展先進制造和3D打印等問題。會議提出，要促進中國制造上水平，既要在改造傳統制造上“補課”，也要瞄準世界產業技術發展前沿。
　　
　　“3D打印體現了信息技術與先進材料技術、數字制造技術的密切結合，是我國制造業升級發展的重要方向。”工信部賽迪研究院裝備工業研究所所長、《國家增材制造產業發展推進計劃(2014-2016年)》主要起草人左世全接受記者采訪時表示，3D打印能有效降低產品開發成本，縮短新產品開發周期，有助于改變我國制造業長期處于價值鏈低端的不利局面。
　　
　　增材制造前景廣
　　
　　3D打印，也稱增材制造，它實現了制造從等材、減材到增材的重大轉變。左世全解釋說，減材加工工藝主要指切、銑、磨等，等材加工工藝則以鑄、鍛、焊等為代表，而3D打印則是增材制造技術，可以一次制造任意復雜的零部件。
　　
　　由于改變了切削、組裝等加工模式，減少了加工工序，3D打印能大大縮短新產品、新工藝的開發成本與周期。以發動機缸蓋為例，傳統砂型鑄造、工裝模具設計制造周期需要5個月，而利用3D打印技術，則能在1個星期整體成型出四氣門六缸發動機缸蓋砂型。
　　
　　目前，3D打印已在航空航天、汽車、生物醫療、模具制造、文化創意等領域得到初步應用，產業規模增速很快。有關數據顯示，我國3D打印產業規模2013年為20億元左右，2014年達37億元左右。未來5年，我國3D打印市場規模還將實現30%以上的快速增長。
　　
　　在國務院專題講座上，中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒指出，以3D打印為代表的增材制造的前景是“創材”，即按照材料基因組，研制出超高強度、超高耐溫、超高韌性、超高抗蝕的新材料。目前3D打印已制造出了耐溫3315攝氏度的合金，用于“龍飛船2號”，大大增強了飛船推力。
　　
　　個性定制成本低
　　
　　南京市兒童醫院日前在國內首次嘗試采用3D打印技術，打印出患者的心臟模型，反復模擬手術練手，從而成功為一名3個多月大的嬰兒進行了復雜的先天性心臟病手術。從心臟到肢體，從飛機到汽車引擎零部件……基于3D打印低成本定制化的優勢，生物醫學、航空工業和個人消費都是其最具潛力的應用領域。
　　
　　左世全表示，3D打印不需要模具就能進行零部件制造，產品的單價幾乎和批量無關，因此在新產品開發和小批量生產中極具優勢，企業可以進行多品種個性化制造，甚至可以提供定制。
　　
　　“3D打印技術契合了工業4.0制造智能化、資源效率化和產品人性化的理念，因此成為國外發展的重點。這場制造技術的革命，對中國制造業升級也至關重要。”賽迪顧問原材料產業研究中心分析師雷洋認為，我國3D打印將率先在航空工業和生物醫學領域獲得廣泛應用，隨著打印設備和打印材料技術的進一步突破、成本的進一步下降，3D打印在個人消費領域也將得到進一步發展。他預計，“十三五”期間，3D打印將深刻影響制造企業的生產方式，引領制造業從標準化和精益化生產步入定制化生產。
　　
　　全民創新新通途
　　
　　“3D打印展現了全民創新的通途。”盧秉恒在國務院專題講座上說。比如2014年，美國GE公司挑戰3D打印，將飛機的一個零部件公開讓創客設計。收集的700多個方案中，第一名只用了六分之一原始結構的重量就完成了全部測試。設計者是一個19歲的年輕人，方案卻超過了GE公司的資深專家。
　　
　　不僅如此，左世全還指出，3D打印和產品的復雜度關聯度較低，很多傳統方法無法制造的產品都可以輕易生產出來，這有利于增加產品設計自由度，提升設計創新能力，拓展創新創意空間。
　　
　　目前，我國3D打印已經具備了一定的技術和產業化基礎，部分技術領域已達到國際先進水平。但雷洋指出，3D打印要實現產業化發展，還需要突破技術成本、打印材料、產品質量、社會風險等瓶頸。2014年，我國增材制造產業規模僅為全球的6%左右。增材制造企業總體上依然“小、散、弱”，還處于“單打獨斗”的發展階段，產業整合度較低，技術研發和推廣應用還處于無序狀態。
　　
　　左世全建議，要針對航空航天、汽車、文化創意、生物醫療等領域的重大需求，突破一批增材制造專用材料;加快提升一批有重大應用需求、廣泛應用前景的增材制造工藝技術水平，開發相應的數字模型、專用工藝軟件及控制軟件。