在2016年柏林航空展上，空中客車公（gōng）司（sī）（Airbus）推出了全球第一架3D打印飛機Thor。該飛機機身全長3.9米，重量（liàng）僅約21千克（46磅），其中的非（fēi）電子部分，諸如推進器、起落裝置等均采用綿（mián）綸製造。在飛機製（zhì）造應用3D打（dǎ）印技術後（hòu），可以節約燃料，減少普通飛機製造所產生的垃圾，從（cóng）而達到保護環境的目的。3D打印（yìn）技術經過20多年的發展，已先後進入航天航空、建築、醫療等領（lǐng）域，在降低成本、節約能源和創（chuàng）新製（zhì）造方麵發揮了巨大作用，未來其應用範（fàn）圍還會（huì）更加廣闊。

 

增材（cái）製造技術（additive manufacturing，AM）是20世紀80年代後期發展起來（lái）的新型製造技術。增材（cái）製造技術過（guò）去也被稱為（wéi）“材料累加製造”（material increase manufacturing）、“快速原型”（rapid prototyping）、“分層製造”（layered manufacturing）、“實體自（zì）由（yóu）製造”（solid free-form fabrication）和（hé）“3D打印技術”（3D printing）等。

 

增材製造是依據（jù）三維數字化模型，通過自（zì）動化技術將材料逐層累加（jiā）製作（zuò）三（sān）維物體的（de）過程。3D打印常（cháng）用來表（biǎo）示增材製造技術。3D打印指采用打印頭、噴嘴或其他打印技術沉積材料（liào）來製造物體的技術，這（zhè）些增材製造設備（bèi）相對價格較低、總體功能較弱（ruò）。廣義地講，以三維CAD設（shè）計數據為（wéi）基礎（chǔ），將材料（包括液（yè）體、粉材、線材（cái）或（huò）塊材等（děng））自動化地累加起來（lái）成為實體結構（gòu）的（de）製造（zào）方（fāng）法，都可視為增材製造技術。相對於以車銑刨磨為代表的減材製造和以鑄鍛焊為代（dài）表的增材製造技（jì）術（shù），其發展時間短但（dàn）潛力巨大。它從原理上解決了（le）傳統製造技術受（shòu）結構複雜性製約的難題，實現（xiàn）從材料微觀（guān）組織到宏觀結構的可控製造，引領製造技術向“設計—材料—製造”一體化方向發展。

增材製（zhì）造的技術特點在於不需要傳統的刀（dāo）具、夾（jiá）具及多道加工工序，利用三維設計數據在一台設備上可快速而精確地製造出任意複（fù）雜形狀的零件，從而實（shí）現“自由製造”，解決許多過去難（nán）以製造的複雜結構零件的成形問題，並有效減少（shǎo）了加工工序（xù），縮短了加工周期。其優勢表現在：①適合複雜結構的快速製造，可製造傳統製造技術難加工（如自由曲麵葉（yè）片、複雜內流道等）甚至是無法（fǎ）加工（如立（lì）體柵格結構、內空結構等）的複雜結構，在航空航天、汽車/模具及生物醫療等（děng）領域具有廣闊的（de）應用前景（jǐng）。②傳（chuán）統大規模、批量生產需要做大量的工藝技術準備，以及大量的工裝、設備和刀具等製造資源準備，增材製（zhì）造技術在快速生產和靈活（huó）性方麵極具優勢，適合珠寶、人體器官（guān）、文化創意等個性化產品定製生產、小批量生產，可大（dà）幅降低個性化、定製生產和創新設計的製造成本（běn）。③適合高附加值產（chǎn）品製造。目前（qián），增材製造（zào）技術主要應用於航空航天、生物（wù）醫療等高附加值（zhí）產品（pǐn）大規模生產（chǎn）前的研（yán）發與（yǔ）設計驗證以及個性化製造。

 

世界科技強國和新興國家都將增材（cái）製造技術作為未來產業發展新的增長點加以（yǐ）培育和支持，以搶（qiǎng）占未來科技產業的製高點。2012年美國提出了“重振製（zhì）造業”戰略，將增材製造列為第一個啟（qǐ）動項目（mù），成立了國（guó）家增材製造研究院（NAMII）。美國政府將（jiāng）增材製造技術作為國家（jiā）製造業發（fā）展的首要戰略任（rèn）務（wù）給予支（zhī）持。歐盟國家認識到增材製造技術對工業（yè）乃至整（zhěng）個國家發展的重要作用及巨大潛力，紛紛（fēn）加（jiā）大支持力度。德國政府在“高技術戰（zhàn）略2020”和“工業4.0”等綱領性文件中，明確支持包括（kuò）激光增材製造在內的新一代革（gé）命性技術的研發與創新。澳大利亞政府倡導成立增材製造協同（tóng）研（yán）究中心，促進以終端客（kè）戶驅動的（de）協作研究（jiū）。新加坡政府在2013年財政預算案中宣布，將5億美元的資（zī）金用於發展增材製造技術。日本政府（fǔ）在2014年預算案中劃撥了40億日（rì）元，由經濟產業省組織實施以增材製造（zào）技術為核心的製造革命計劃。2014年6月，韓國政府宣（xuān）布（bù）成立增材製造工業發展委員會，批準了一（yī）份旨在使韓國在增材製造領域爭取領先位置（zhì）的總體規劃。增材製造的發展正在帶動世界新一輪的科技和產業競爭。

 

2013年美國麥肯（kěn）錫谘詢公司（sī）發布的《展望2025》報告中，將增材製造技術列入決定未（wèi）來經濟（jì）的12大顛覆技術之一。增材製造技術通過材料、激光（guāng）、信息、工藝、裝備和應用的交叉融合，突破製造工藝約束（shù），向智能（néng）化、定（dìng）製化（huà）、服務化方向拓（tuò）展，解決傳統製造技術（shù）無法解決的複雜結構快速製造問題。增（zēng）材製造（zào）技術在航空航天、生物醫療、汽車、消費電子、文化創意等領域有巨大的發展空間，將給製造技術帶來革命性（xìng）變革，成為創（chuàng）新和創業的（de）銳利工具。

 

增材（cái）製造技術為我國製（zhì）造（zào）業發展和（hé）升級提供曆史性機遇。改革開放30年來，我國成為製造業大國。但是（shì），製造業生產（chǎn）能力過剩、產品創新開發（fā）能力嚴重不足，已經（jīng）成為製約我國製造業發展的（de）瓶頸。促進創新和創業是未來我們的核心任務，而增材製造技術恰好（hǎo）為創新（xīn）和創業開辟了巨（jù）大空間。

 

增材製造技術為創新開拓了巨大空間。3D打（dǎ）印適合應用於複雜形狀（zhuàng）結構、多品種小批量的製造，使設計擺脫了傳統技術的約（yuē）束，給創新設計釋放（fàng）了巨大的空間，同時可提高新產品的研發速度（dù）。增材製（zhì）造技術為創業提供（gòng）了無限商機。增材製造帶來集散製造（zào）的嶄新模式，即通過網絡平台，實現（xiàn）個性化訂單、創客設計、製造設（shè）備這一生產模式，可以有效實現社（shè）會資源（yuán）的最大限度發揮，為全民創業提供技術支撐。在促進學（xué）科交叉革命性發展上，發展微型冶金實驗平台，應用於材料基因研究，創造（zào）新（xīn）合金材料。通過細胞打印、組織工程、基因打印等手段，發（fā）展器官再造。通過建設幹細胞試驗台，快速高效進行幹細胞誘導實（shí）驗，實現生命學科躍進式發展（zhǎn）。增材製造技術也為我國製造業發展和升級（jí）帶來重大機遇。我國製造業發展的瓶頸是製造業生產能（néng）力過剩而產品開發能力嚴（yán）重不足。將增材製造在各個（gè）領域推廣應用，是發（fā）展高技術的服務業、調整製（zhì）造業結構和促進製造業由大變強的重要手段。

 

增材製（zhì）造技術近年來（lái）無論是（shì）在基礎研（yán）究、關（guān）鍵技術還是產業發展（zhǎn）方麵都（dōu）取得了（le）飛速發展。在基（jī）礎（chǔ）研究（jiū）方麵，新工藝（yì）、新原理、新材料和新應用不（bú）斷湧現，4D打（dǎ）印、太空3D打印、電子3D打印、細胞（bāo）3D打印、食品3D打印、建築打印等新概念不斷出現，從傳統的製造業向社會的各個領域發展。2014年全球增材製造設備（bèi）與服務增長35.2%，其中（zhōng）桌麵3D打印機保持高速增長，增長率（lǜ）為92.5%。增材製造技術呈現出從工業品向消（xiāo）費品發展的高速增長勢（shì）頭（tóu）。互聯網下萬眾創新產業模式雛形已經呈現。新材（cái）料與新工藝是增（zēng）材製造技術（shù）保持活（huó）力並持續發展的核心動力。隨著增材製造工藝的發展，其所（suǒ）使用材料從最開始的液態光敏樹脂，擴展到種類繁多的（de）工程塑（sù）料、金屬粉體（tǐ）材料，並且逐漸成熟，開展應用。增材製（zhì）造工藝的發展（zhǎn）依托於能源、材料及（jí）其交互方式的創新，涉及（jí）機械、材料、物理、力學等多學科交叉（chā）領（lǐng）域。未來，基於金屬材料、非金屬（shǔ）材料、生物材料（liào）等體係的增（zēng）材製造工藝技術（shù）與裝備（bèi）是發展和應用的主要方（fāng）向。

 

 

我國3D打印技術的起步時間僅比（bǐ）歐美晚3～5年，擁有（yǒu）幾支處於國際先進（jìn）水平的研究團隊，他們（men）都已經致（zhì）力於3D打印研究20多年。我國的3D打印技術中，高（gāo）性能大（dà）型金屬激光（guāng）直接製造技術處於（yú）世界領先水平，相關技術已應用於新（xīn）型飛（fēi）機（jī）研製，顯著提（tí）高了我國飛（fēi）機研製速度。我國率先在大尺寸（cùn）激光選區燒結（jié）和選區熔化設備中采（cǎi）用多光束掃描技術，取得顯著進步。率先製造定製（zhì）化骨替代（dài）物並（bìng）應用於臨床，在生物組（zǔ）織製造和醫學應用方麵走（zǒu）在國際前（qián）列。在產業化方麵，我國近年來增材製造相關企業（yè）迅猛發展（zhǎn），增材設備擁有量於2014年趕超德國，以9.2%列第3位，設備產量僅次於美國排第2位。但從國家整體水平來看，我們在（zài）創新能力、產業鏈構建、資金投入、人才培（péi）養和（hé）社會普及方麵與先（xiān）進國家還有（yǒu）很大的差距。在未來，需要在增材製造技術上繼續加大（dà）投入，通過增材製造技術服務促進（jìn）我國製造業轉型，支撐我國從“製造大（dà）國”向“創造大國”轉變。