近年來(lái)，隨著制造技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，人們的消費(fèi)習(xí)慣逐步往個(gè)性化消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變帶來(lái)了傳統(tǒng)制造模式的改變，相對(duì)應(yīng)的制造技術(shù)手段也發(fā)生了變化。為了適應(yīng)這種變化，技術(shù)專家們一直在尋找合適的技術(shù)手段。20世紀(jì)80年代中期，增材制造技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，為未來(lái)制造業(yè)、未來(lái)社會(huì)生產(chǎn)模式以及人類生活方式的變革提供了一種前所未有的技術(shù)方法。
美國(guó)汽車研究中心（CAR）于2019年3月發(fā)布了白皮書(shū)《推動(dòng)增材制造進(jìn)入移動(dòng)行業(yè)——商業(yè)案例：增材制造移動(dòng)行業(yè)聯(lián)盟（MCAM）》。此白皮書(shū)站在汽車行業(yè)發(fā)展的角度，闡述了近年來(lái)由于人們對(duì)移動(dòng)出行越來(lái)越多的個(gè)性化、安全性、信息化服務(wù)需求，汽車制造行業(yè)在設(shè)計(jì)、制造、商業(yè)模式、快速反應(yīng)能力等環(huán)節(jié)需要進(jìn)行快速?gòu)氐椎母倪M(jìn)。而增材制造技術(shù)為以上目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了一種可行的技術(shù)保障手段，肯定了以美國(guó)汽車研究中心為核心建立的“增材制造移動(dòng)行業(yè)聯(lián)盟”對(duì)汽車行業(yè)個(gè)性化發(fā)展所具有的重要意義。
表1：增材制造技術(shù)種類、典型材料、主要應(yīng)用和示例公司（來(lái)源：美國(guó)混合動(dòng)力制造技術(shù)公司（HMT）、3D科學(xué)谷、汽車研究中心調(diào)查）
汽車制造只是全球制造業(yè)的一個(gè)縮影，我們可看出增材制造技術(shù)對(duì)整個(gè)制造業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的深刻影響。
表2：汽車制造商的增材制造應(yīng)用方案（來(lái)源：汽車研究中心調(diào)查）
傳統(tǒng)的制造手段嚴(yán)重制約了設(shè)計(jì)師的想象力和創(chuàng)造力，扼殺了人們對(duì)更加個(gè)性化產(chǎn)品需求的欲望。增材制造技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑會(huì)使設(shè)計(jì)人員掙脫禁錮創(chuàng)造力的無(wú)形枷鎖，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品，這全靠增材制造獨(dú)具特色的成型方式帶來(lái)的變革，這是因?yàn)椋?/span>
●設(shè)計(jì)師可在保證產(chǎn)品性能的前提下設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的零部件，并最大可能的減少零部件數(shù)量，優(yōu)化裝配流程；
●可以最大限度地應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化方法，使產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)變得更加容易實(shí)現(xiàn)；
●更多的高性能復(fù)合材料在設(shè)計(jì)中得以應(yīng)用；
●可以最大限度地滿足人們對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的需求。
在制造環(huán)節(jié)方面，主要體現(xiàn)為：
●由于增材制造原則上無(wú)需模具，設(shè)計(jì)限制少，因此可以大幅度縮短原型制造周期；
●在單體或小批量生產(chǎn)時(shí)，可使用增材制造生產(chǎn)模具，大幅度降低一些由于設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致的昂貴的前期成本；
●引入增材制造生產(chǎn)的模具，可使模具制造交付周期縮短40%-90%，產(chǎn)品廢品率減少近90%。
隨著增材制造技術(shù)的引入，產(chǎn)品商業(yè)模式也會(huì)發(fā)生深刻變革，例如：按需生產(chǎn)、分散式生產(chǎn)、降低產(chǎn)品維護(hù)周期、客戶參與制造、降低物流成本等。
總之，增材制造給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)的改變及發(fā)展遠(yuǎn)景是令人鼓舞和期待的，但該技術(shù)現(xiàn)階段面臨的挑戰(zhàn)也需要我們正確地去面對(duì)。
現(xiàn)有增材制造技術(shù)在制造行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
增材制造技術(shù)始一出現(xiàn)，帶給人們傳統(tǒng)思維方式的沖擊是無(wú)以復(fù)加的，經(jīng)過(guò)三十多年的飛速發(fā)展，更令人欣喜若狂、期待滿滿。但任何技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展、走向成熟的歷程從來(lái)都不是一馬平川的，增材制造技術(shù)現(xiàn)階段面臨的挑戰(zhàn)主要有：
●在打印產(chǎn)品質(zhì)量方面：一是不同設(shè)備、不同批次的產(chǎn)品質(zhì)量存在差異；二是制造過(guò)程中可操作變量對(duì)零部件質(zhì)量有何影響，尚無(wú)深層次的認(rèn)知；三是目前還沒(méi)有打印成品無(wú)損檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。
●打印技術(shù)缺陷急需解決：一是打印過(guò)程中由于零部件各個(gè)位置幾何尺寸不連續(xù)，造成冷卻速度不同，易發(fā)生變形，影響尺寸精度；二是層與層之間粘結(jié)強(qiáng)度不足，易產(chǎn)生應(yīng)力集中；三是混合材料打印技術(shù)還有待開(kāi)發(fā)、完善。
●由于現(xiàn)有設(shè)備打印效率不高，故零部件制造周期不適合大批量生產(chǎn)，而且打印部件的后處理工序復(fù)雜耗時(shí)，人工浪費(fèi)巨大；
●增材制造相應(yīng)耗材現(xiàn)階段市場(chǎng)供應(yīng)品種還顯匱乏，質(zhì)量無(wú)規(guī)范控制標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有材料認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)都偏向于傳統(tǒng)制造模式。
但是，無(wú)論面臨多大挑戰(zhàn)，人類在新技術(shù)上探索、應(yīng)用的腳步永遠(yuǎn)不會(huì)停止。
對(duì)我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的啟示
我國(guó)的增材制造產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，在國(guó)家的大力推動(dòng)下，已經(jīng)形成可觀的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。但不可否認(rèn)的是，我們?cè)谠瓌?chuàng)技術(shù)的掌握、研發(fā)上還與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距，例如軟件開(kāi)發(fā)能力不足、關(guān)鍵硬件依賴進(jìn)口、打印材料品種較少等。未來(lái)如再不加以重視，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)必受到嚴(yán)重制約。
以美德為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，早已將增材制造放在戰(zhàn)略發(fā)展的高度，已經(jīng)形成國(guó)家重視扶持、企業(yè)踴躍參與、研發(fā)機(jī)構(gòu)積極配合的良好態(tài)勢(shì)。而我國(guó)自從2013年對(duì)增材技術(shù)呈現(xiàn)出不理性的熱度之后，經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的行業(yè)洗禮，逐步到達(dá)目前正常發(fā)展的理性階段，很多企業(yè)尤其是大型企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用增材制造技術(shù)，尤其是在航空航天、醫(yī)療、機(jī)械制造、輕工行業(yè)、文化創(chuàng)意、復(fù)合材料等行業(yè)，已經(jīng)顯示出增材制造技術(shù)的應(yīng)用所帶來(lái)的增值效應(yīng)，解決了很多以前無(wú)法解決的制造難題，推動(dòng)了相應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和行業(yè)內(nèi)的艱難探索，增材制造行業(yè)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是由于增材制造技術(shù)特點(diǎn)的先天限制，導(dǎo)致這種技術(shù)依然處于適用于難加工材料、復(fù)雜形狀、復(fù)雜裝配空間所需或者傳統(tǒng)制造方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的零部件，或者這些零部件能夠承受高成本、長(zhǎng)時(shí)間制造的約束。大規(guī)模的市場(chǎng)應(yīng)用目前依然有困難。個(gè)人認(rèn)為增材制造技術(shù)雖然本質(zhì)上是屬于個(gè)性化制造方法，但是應(yīng)該在充分發(fā)揮個(gè)性化制造特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，尋找適用于批量生產(chǎn)擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用范圍的可能，從而推動(dòng)增材制造行業(yè)的快速發(fā)展，特別是在以下幾個(gè)方面：
●提高增材制造設(shè)備的打印效率，這就要從關(guān)鍵零部件入手，如：激光打印頭的改進(jìn)、打印物理速度的提高等。目前國(guó)內(nèi)有廠家已經(jīng)在提供激光打印頭效率方面取得了突破性的進(jìn)展。
●著重發(fā)展間接增材制造，如：鑄造打?。òㄉ靶蜕靶?、蠟型、陶瓷型芯型殼等）金屬模具的打印尤其是具有復(fù)雜隨形流道的注塑模具。
●繼續(xù)大力發(fā)展醫(yī)療打印，尤其是目前已經(jīng)呈快速發(fā)展趨勢(shì)的物理醫(yī)療打印，從政策層面給予一定的優(yōu)惠支持（如加快醫(yī)療器械許可證的發(fā)放周期等），同時(shí)也要時(shí)刻關(guān)注生物醫(yī)療打印的科研發(fā)展，尤其在國(guó)家層面上給予多一點(diǎn)的經(jīng)費(fèi)和政策扶持?？梢灶A(yù)見(jiàn)，醫(yī)療打印是未來(lái)增材制造發(fā)展最快、市場(chǎng)容量最大的一個(gè)行業(yè)。物理醫(yī)療打印為人類提供了一個(gè)以前根本無(wú)法想象的提高醫(yī)療效果、改善生活質(zhì)量的強(qiáng)有力的技術(shù)手段。而人體器官三維的重現(xiàn)，從虛擬到現(xiàn)實(shí)通道的物理連接得以實(shí)現(xiàn)，為醫(yī)患雙方展現(xiàn)了一個(gè)全新的互動(dòng)空間，大大提高了醫(yī)療質(zhì)量，改善了患者的生活質(zhì)量。生物醫(yī)療打印未來(lái)的可能實(shí)現(xiàn)為人類展現(xiàn)了一個(gè)難以想象的未來(lái)世界，一旦真的進(jìn)入臨床應(yīng)用，也許是比組織基因工程更快得到實(shí)際應(yīng)用效果的一種醫(yī)工結(jié)合的技術(shù)手段，未來(lái)預(yù)期不可想象。增材技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)是數(shù)字化醫(yī)療的重要方向，是醫(yī)工結(jié)合的典范，必將對(duì)醫(yī)療行業(yè)的變革產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
●用于綠色再制造行業(yè)，是增材制造技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的重要領(lǐng)域，也符合綠色循環(huán)生產(chǎn)的要求。例如：我國(guó)預(yù)計(jì)到2020年汽車保有量將突破2.7億輛，每年報(bào)廢≧1200萬(wàn)輛，大力發(fā)展汽車循環(huán)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)迫在眉睫，而汽車零部件綠色增材再制造技術(shù)是廢舊汽車循環(huán)再利用的最重要環(huán)節(jié)。該項(xiàng)技術(shù)如果在全國(guó)范圍內(nèi)普及實(shí)施，將對(duì)我國(guó)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供強(qiáng)勁助力。
●生產(chǎn)管理模式的變革，要向大規(guī)模的區(qū)域增材制造服務(wù)中心發(fā)展，在綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上發(fā)展超級(jí)智能增材制造工廠，這是推動(dòng)增材制造行業(yè)發(fā)展的一個(gè)有效途徑。
●繼續(xù)尋找其他的增材制造應(yīng)用領(lǐng)域，如連續(xù)碳纖維復(fù)合材料打印、建筑結(jié)構(gòu)打印等。
由國(guó)家工信部等十二部門聯(lián)合出臺(tái)的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017～2020年)》提出，到2020年，增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超過(guò)200億元人民幣，年均增速在30%以上。增材制造技術(shù)發(fā)展是不可逆轉(zhuǎn)的！目前，我國(guó)增材制造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模已實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，在航空航天、汽車、軍工、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，涌現(xiàn)出了西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司、湖南華曙高科技有限責(zé)任公司、廣州愛(ài)司凱股份有限公司等一批具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的增材制造骨干企業(yè)，一大批工藝裝備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，行業(yè)應(yīng)用不斷深化,產(chǎn)業(yè)支撐體系初步建立。只要我們堅(jiān)定信心，勇于創(chuàng)新，踏實(shí)工作，以國(guó)家民族利益為己任，不久的將來(lái)增材制造技術(shù)必將在我國(guó)各行各業(yè)開(kāi)花結(jié)果，助力“中國(guó)制造”領(lǐng)跑世界制造業(yè)！
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