增材制造十年：成就、啟示與展望
時間：2022-12-21 10:29 來源：增材制造產業聯盟 作者：admin 閱讀：次
來源：增材制造產業聯盟 ，作者李方正、李博
黨的二十大報告中明確指出，建設現代化產業體系，堅持把發展經濟的著力點放在實體經濟上，推進新型工業化，加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國。增材制造作為深入實施“制造強國”戰略的主攻方向，加快建設“質量強國”“航天強國”“數字中國”的重要手段，已經成為我國制造業領域的亮眼“名片”，對推動我國制造業高端化智能化綠色化發展、促進實體經濟和數字經濟高質量融合、著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平起到了巨大作用。我國增材制造產業蓬勃興起于2012年，經過十年的快速發展，取得了令人矚目的成就。
01 十年發展成就
（一）整體實現從技術化向產業化發展的蛻變。十年來，我國增材制造無論是在基礎研究、關鍵技術，還是成果轉化等方面都取得了飛速發展，增材制造技術及產品逐步實現產業化，涌現出一大批具備強力競爭力的骨干企業。產業規模方面，我國增材制造產業規模從2012年的不足10億元擴大到2021年的265億元，十年來增速超過20余倍，年復合增長率超過35%。企業數量方面，經過十年的發展，我國增材制造全產業鏈相關企業超過1000余家，鉑力特、先臨三維、華曙高科等以增材制造為主營業務的上市公司涌現，數量從2013年的1家增長至2022年的22家（含新三板），規模以上企業數量由2016年的20余家增至2022年的100余家，其中規模過億的企業數量由2012年的3家增至2022年的42家。
（二）裝備實現從進口為主到國產化替代的轉變。十年來，我國增材制造一批重點工藝裝備和核心器件實現國產替代，批量化供應能力和成本競爭優勢顯著。我國在高精度桌面級光固化增材制造裝備、多材料熔融沉積增材制造裝備持續保持領跑并暢銷海外，米級多激光器激光選區熔化裝備、多電子槍電子束熔化裝備、大幅面砂型增材制造裝備等自主開發裝備相關核心指標達到國際先進水平，5軸增減材混合制造裝備已實現商用。此外，我國完成了超高速激光熔覆頭、電子槍等十多類關鍵部件的技術攻關和自主生產，其穩定性、可靠性得到不斷改善，大族激光、銳科激光等企業自主研發的激光器、掃描振鏡等零部件已應用到相關增材制造裝備中。
（三）應用實現從原型制造向直接制造的質變。十年來，增材制造技術的應用實現由快速制造原型樣件逐步向直接制造最終產品質變。航空航天領域，新一代戰機、國產大飛機、新型火箭發動機、火星探測器等重點裝備的關鍵核心零部件大量應用增材制造技術，解決了許多過去難以制造的復雜結構零件的成形問題，實現產品結構輕量化。醫療領域，髖臼杯、脊柱椎間融合器等14款增材制造醫療植入物已獲得NMPA認證，實現臨床應用，拓展疾病治療解決方案；時代天使運用增材制造技術實現口腔正畸牙模批量定制生產，解決傳統機加工制造復雜的問題，滿足患者個性化需求，全面提高中國口腔醫療水平。鑄造領域，寧夏銀川建成世界首個萬噸級鑄造3D打印工廠，將增材制造技術應用于砂型鑄造、熔模鑄造等鑄造工藝中，大大減少鑄造加工流程,提升產品制造效率，實現對傳統鑄造的替代。其他領域，大規�；旌蠘蝮w、房屋等增材制造建筑在各地落成，高級手辦、輕量化鞋品等深受消費者歡迎。
（四）產業格局實現從零散分布到重點聚集的演變。十年來，我國華南、華中、西北等地區部分省市依靠自身良好的經濟發展優勢、區位條件和工業基礎，通過有效匯聚產業資源，提高資源利用效率，實現了增材制造產業從零散狀、碎片化到成鏈條、聚集化發展的演變。2013年，全國首個3D打印產業園在陜西渭南建成，隨后，廣州3D打印技術產業園、安徽春谷3D打印智能裝備產業園等20余個增材制造全產業鏈及相關配套服務的產業聚集地、產業園區在各地陸續涌現，初步形成以珠三角地區、長三角地區為核心，京津冀地區和陜西、安徽等中、西部地區為紐帶的產業空間發展格局。
02
發展啟示
（一）加強頂層設計是我國增材制造發展的重要支撐。十年來，黨中央、國務院統攬全局、決策部署，相關部委與地方政府有力指導，通過頂層設計統籌考慮增材制造各層次和各要素�！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》《“十四五”智能制造發展規劃》等多個國家規劃明確支持增材制造產業發展；《增材制造產業發展行動計劃（2017-2020年）》、《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》等行業規劃持續推進我國增材制造產業快速健康持續發展；《“先進結構與復合材料”重點專項，2021年度項目申報指南》《增材制造標準領航行動計劃（2020-2022年）》《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》《“十四五”醫療產業裝備發展規劃》等從技術、產業生態、供給、推廣應用等多個方面做出相應規劃布局；廣東、江蘇、浙江、上海、陜西等多地方政府在核心政策文件中明確增材制造在整體高端制造業發展中的重要地位。
（二）具備完整工業體系是我國增材制造發展的堅實基礎。我國擁有世界上最完備的現代工業體系，而完整高效的工業體系無疑是一個國家獲得對外競爭優勢的基石。截至2021年末，中國工業增材制造裝備安裝量市場占比10.60%，為全球僅次于美國的第二大市場。擁有全套產業鏈，意味著我國能夠自主研發與生產幾乎所有增材制造技術、裝備、產品，提高了我國增材制造的供給能力，提升了我國增材制造發展的穩健性和抵抗不可預知風險的能力。同時，完整的工業體系提高了增材制造產業的競爭力，使得增材制造產業在全國范圍內集群效應愈加顯著。
（三）擁有豐富應用場景是我國增材制造發展的不竭動力。我國制造業門類齊全、產業基礎堅實，不斷在多方位、多領域取得重大進展和成就，為增材制造提供了廣泛的應用場景。船舶領域，我國造船三大指標保持領先，國際市場份額連續12年居世界第一；汽車領域，我國汽車保有量從2012年的1.2億輛增長到3.1億輛，新能源汽車產銷量連續7年穩居世界第一；工程機械方面，中國工程機械制造業快速崛起，產品出口至210個國家和地區，成為全球最大的制造基地；新興產業領域，電池、半導體等戰略性新興產業結構不斷優化，產業規模不斷壯大。豐富的制造業應用場景，可以實現增材制造技術的模擬，幫助增材制造實現裝備的迭代、應用場景的升級和推廣復制，為增材制造產業提供廣闊的市場空間和發展機遇。
（四）重視產業生態塑造是我國增材制造發展的有力保障。十年來，我國從無到有，從有到優，逐步建立起較為完善的增材制造產業生態體系。行業組織建設方面，中國增材制造產業聯盟、增材制造國家創新中心、全國增材制造標準化技術委員會、國家增材制造產品質量監督檢驗中心等國家級組織機構成立，各地積極組建團體組織及創新中心，有力支撐增材制造產業發展；產業服務方面，中國增材制造產業年會、中國增材制造產業展覽會、全國增材制造技術高峰論壇等豐富多彩的活動紛紛開展，《中國增材制造產業年鑒》《中國增材制造產業典型應用案例集》等爭相發布，全力服務產業發展，提高全社會對增材制造認知度；標準建設方面，已發布增材制造技術相關國家標準共計30余項，各級標準體系逐步建立，促進增材制造產業的標準化發展;人才培養方面，哈爾濱工業大學、北京科技大學等開設增材制造工程本科專業的高等院校超過70所，100余所職業技術學院開設增材制造相關課程或專業方向，加大專業人才培養力度;賽事方面，世界職業院校技能大賽、全國技能大賽等高規格賽事增設增材制造項目或分賽，提高技術學習積極性，提升技術人員技能水平。
03
未來展望
（一）增材制造將成為三大主流制造工藝之一。與傳統的減材制造（如機加工）和等材制造（如鑄鍛焊）工藝相比，增材制造將傳統的復雜制造系統縮小到一臺制造裝備中，具有設計自由度高、小批量生產經濟性高、生產可預測性強、工作效率高等不可替代的優勢，將成為產品個性化定制、復雜結構件制造等方面的唯一實現手段。增材制造作為工作母機產業鏈的重要組成部分，隨著技術不斷成熟、材料及生產成本不斷降低、產業配套能力不斷增強，未來必將成為與減材制造、等材制造并列的三大工業領域的主流制造工藝之一，形成“三分天下”格局。
（二）未來五年中國增材制造產業規模有望突破千億。過去十年，我國增材制造產業規模逐年高速增長，預計2022年我國增材制造產業將達到330億元的市場規模。未來，增材制造將不斷向制造業各領域的細分方向、社會生活的多個方面深入發展。考慮到我國經濟發展的良好預期、超大的市場規模以及對增材制造應用的強烈需求，按照25%的復合增長率估算，我國增材制造產業規模有望在2027年左右突破千億。
（三）中國增材制造供給能力將全面提升。得益于我國完備的工業體系以及齊全的產業鏈，增材制造一直保持著強勁的發展勢頭。未來，高質量激光器、電子束槍、掃描振鏡等核心部件將實現全部國產化；各型大尺寸、多激光的高效增材制造裝備穩定性將不斷提高；生物醫藥與醫療器械增材制造、大型高性能復雜構件的增材制造、空間增材制造等新型前沿技術裝備將持續拓展創新；增材制造技術裝備全面向低成本、高可靠性、高性能、高智能化發展，供給能力將得到全面提升。
（四）增材制造必將廣泛應用重塑制造業面貌。增材制造作為一種顛覆性的制造技術，可實現數字化技術、激光技術、機械加工技術等多技術的完美結合，將對生產模式、生活方式，乃至產業鏈價值結構產生深刻影響，在加強供應鏈互聯互通、減少供應鏈漏洞等方面具有明顯優勢，為我國制造業的發展創造更多可能。未來，增材制造技術將廣泛應用于制造業各領域智能車間、智能工廠、智慧供應鏈中，明顯提升制造的數字化、智能化、綠色化水平，有效推動現代制造業的培育壯大以及傳統制造業的轉型升級，重塑我國制造業嶄新面貌。
（五）一批增材制造企業、品牌與產品將引領全球產業發展。當前，國際一流的增材制造企業主要有德國EOS、德國SLMSolutions、美國GE增材、美國3D Systems等，而我國一批增材制造企業同樣具有很強勁的發展潛力。如2021年鉑力特選區激光熔融裝備產量為293臺，已超國際巨頭德國EOS公司，位居全球首位。清研智束研發出全球首臺多電子束槍粉末床熔融裝備。隨著我國增材制造加速產業集群化發展，聚焦服務化轉型，堅持質量基礎提升，積極協調優勢資源，將會充分提高企業自主創新能力及市場開拓能力，增強企業競爭力。未來，一批具有代表性的中國企業積極帶動增材制造全產業鏈共同發展；一批國際知名的中國品牌持續增強我國增材制造在全球的影響力；眾多技術性能領先的中國產品為全球增材制造產業高質量發展貢獻硬核力量。
展望未來，增材制造作為我國制造業智能化數字化綠色化轉型的主旋律之一，將改變傳統制造的理念和模式，加快我國制造業從轉型到創新驅動發展速度，提升我國制造業產業鏈供應鏈韌性、產業安全水平與國際影響力，加速推進中國由“制造大國”向“制造強國”邁進。
黨的二十大報告中明確指出，建設現代化產業體系，堅持把發展經濟的著力點放在實體經濟上，推進新型工業化，加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國。增材制造作為深入實施“制造強國”戰略的主攻方向，加快建設“質量強國”“航天強國”“數字中國”的重要手段，已經成為我國制造業領域的亮眼“名片”，對推動我國制造業高端化智能化綠色化發展、促進實體經濟和數字經濟高質量融合、著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平起到了巨大作用。我國增材制造產業蓬勃興起于2012年，經過十年的快速發展，取得了令人矚目的成就。
01 十年發展成就
（一）整體實現從技術化向產業化發展的蛻變。十年來，我國增材制造無論是在基礎研究、關鍵技術，還是成果轉化等方面都取得了飛速發展，增材制造技術及產品逐步實現產業化，涌現出一大批具備強力競爭力的骨干企業。產業規模方面，我國增材制造產業規模從2012年的不足10億元擴大到2021年的265億元，十年來增速超過20余倍，年復合增長率超過35%。企業數量方面，經過十年的發展，我國增材制造全產業鏈相關企業超過1000余家，鉑力特、先臨三維、華曙高科等以增材制造為主營業務的上市公司涌現，數量從2013年的1家增長至2022年的22家（含新三板），規模以上企業數量由2016年的20余家增至2022年的100余家，其中規模過億的企業數量由2012年的3家增至2022年的42家。
（二）裝備實現從進口為主到國產化替代的轉變。十年來，我國增材制造一批重點工藝裝備和核心器件實現國產替代，批量化供應能力和成本競爭優勢顯著。我國在高精度桌面級光固化增材制造裝備、多材料熔融沉積增材制造裝備持續保持領跑并暢銷海外，米級多激光器激光選區熔化裝備、多電子槍電子束熔化裝備、大幅面砂型增材制造裝備等自主開發裝備相關核心指標達到國際先進水平，5軸增減材混合制造裝備已實現商用。此外，我國完成了超高速激光熔覆頭、電子槍等十多類關鍵部件的技術攻關和自主生產，其穩定性、可靠性得到不斷改善，大族激光、銳科激光等企業自主研發的激光器、掃描振鏡等零部件已應用到相關增材制造裝備中。
（三）應用實現從原型制造向直接制造的質變。十年來，增材制造技術的應用實現由快速制造原型樣件逐步向直接制造最終產品質變。航空航天領域，新一代戰機、國產大飛機、新型火箭發動機、火星探測器等重點裝備的關鍵核心零部件大量應用增材制造技術，解決了許多過去難以制造的復雜結構零件的成形問題，實現產品結構輕量化。醫療領域，髖臼杯、脊柱椎間融合器等14款增材制造醫療植入物已獲得NMPA認證，實現臨床應用，拓展疾病治療解決方案；時代天使運用增材制造技術實現口腔正畸牙模批量定制生產，解決傳統機加工制造復雜的問題，滿足患者個性化需求，全面提高中國口腔醫療水平。鑄造領域，寧夏銀川建成世界首個萬噸級鑄造3D打印工廠，將增材制造技術應用于砂型鑄造、熔模鑄造等鑄造工藝中，大大減少鑄造加工流程,提升產品制造效率，實現對傳統鑄造的替代。其他領域，大規�；旌蠘蝮w、房屋等增材制造建筑在各地落成，高級手辦、輕量化鞋品等深受消費者歡迎。
（四）產業格局實現從零散分布到重點聚集的演變。十年來，我國華南、華中、西北等地區部分省市依靠自身良好的經濟發展優勢、區位條件和工業基礎，通過有效匯聚產業資源，提高資源利用效率，實現了增材制造產業從零散狀、碎片化到成鏈條、聚集化發展的演變。2013年，全國首個3D打印產業園在陜西渭南建成，隨后，廣州3D打印技術產業園、安徽春谷3D打印智能裝備產業園等20余個增材制造全產業鏈及相關配套服務的產業聚集地、產業園區在各地陸續涌現，初步形成以珠三角地區、長三角地區為核心，京津冀地區和陜西、安徽等中、西部地區為紐帶的產業空間發展格局。
02
發展啟示
（一）加強頂層設計是我國增材制造發展的重要支撐。十年來，黨中央、國務院統攬全局、決策部署，相關部委與地方政府有力指導，通過頂層設計統籌考慮增材制造各層次和各要素�！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》《“十四五”智能制造發展規劃》等多個國家規劃明確支持增材制造產業發展；《增材制造產業發展行動計劃（2017-2020年）》、《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》等行業規劃持續推進我國增材制造產業快速健康持續發展；《“先進結構與復合材料”重點專項，2021年度項目申報指南》《增材制造標準領航行動計劃（2020-2022年）》《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》《“十四五”醫療產業裝備發展規劃》等從技術、產業生態、供給、推廣應用等多個方面做出相應規劃布局；廣東、江蘇、浙江、上海、陜西等多地方政府在核心政策文件中明確增材制造在整體高端制造業發展中的重要地位。
（二）具備完整工業體系是我國增材制造發展的堅實基礎。我國擁有世界上最完備的現代工業體系，而完整高效的工業體系無疑是一個國家獲得對外競爭優勢的基石。截至2021年末，中國工業增材制造裝備安裝量市場占比10.60%，為全球僅次于美國的第二大市場。擁有全套產業鏈，意味著我國能夠自主研發與生產幾乎所有增材制造技術、裝備、產品，提高了我國增材制造的供給能力，提升了我國增材制造發展的穩健性和抵抗不可預知風險的能力。同時，完整的工業體系提高了增材制造產業的競爭力，使得增材制造產業在全國范圍內集群效應愈加顯著。
（三）擁有豐富應用場景是我國增材制造發展的不竭動力。我國制造業門類齊全、產業基礎堅實，不斷在多方位、多領域取得重大進展和成就，為增材制造提供了廣泛的應用場景。船舶領域，我國造船三大指標保持領先，國際市場份額連續12年居世界第一；汽車領域，我國汽車保有量從2012年的1.2億輛增長到3.1億輛，新能源汽車產銷量連續7年穩居世界第一；工程機械方面，中國工程機械制造業快速崛起，產品出口至210個國家和地區，成為全球最大的制造基地；新興產業領域，電池、半導體等戰略性新興產業結構不斷優化，產業規模不斷壯大。豐富的制造業應用場景，可以實現增材制造技術的模擬，幫助增材制造實現裝備的迭代、應用場景的升級和推廣復制，為增材制造產業提供廣闊的市場空間和發展機遇。
（四）重視產業生態塑造是我國增材制造發展的有力保障。十年來，我國從無到有，從有到優，逐步建立起較為完善的增材制造產業生態體系。行業組織建設方面，中國增材制造產業聯盟、增材制造國家創新中心、全國增材制造標準化技術委員會、國家增材制造產品質量監督檢驗中心等國家級組織機構成立，各地積極組建團體組織及創新中心，有力支撐增材制造產業發展；產業服務方面，中國增材制造產業年會、中國增材制造產業展覽會、全國增材制造技術高峰論壇等豐富多彩的活動紛紛開展，《中國增材制造產業年鑒》《中國增材制造產業典型應用案例集》等爭相發布，全力服務產業發展，提高全社會對增材制造認知度；標準建設方面，已發布增材制造技術相關國家標準共計30余項，各級標準體系逐步建立，促進增材制造產業的標準化發展;人才培養方面，哈爾濱工業大學、北京科技大學等開設增材制造工程本科專業的高等院校超過70所，100余所職業技術學院開設增材制造相關課程或專業方向，加大專業人才培養力度;賽事方面，世界職業院校技能大賽、全國技能大賽等高規格賽事增設增材制造項目或分賽，提高技術學習積極性，提升技術人員技能水平。
03
未來展望
（一）增材制造將成為三大主流制造工藝之一。與傳統的減材制造（如機加工）和等材制造（如鑄鍛焊）工藝相比，增材制造將傳統的復雜制造系統縮小到一臺制造裝備中，具有設計自由度高、小批量生產經濟性高、生產可預測性強、工作效率高等不可替代的優勢，將成為產品個性化定制、復雜結構件制造等方面的唯一實現手段。增材制造作為工作母機產業鏈的重要組成部分，隨著技術不斷成熟、材料及生產成本不斷降低、產業配套能力不斷增強，未來必將成為與減材制造、等材制造并列的三大工業領域的主流制造工藝之一，形成“三分天下”格局。
（二）未來五年中國增材制造產業規模有望突破千億。過去十年，我國增材制造產業規模逐年高速增長，預計2022年我國增材制造產業將達到330億元的市場規模。未來，增材制造將不斷向制造業各領域的細分方向、社會生活的多個方面深入發展。考慮到我國經濟發展的良好預期、超大的市場規模以及對增材制造應用的強烈需求，按照25%的復合增長率估算，我國增材制造產業規模有望在2027年左右突破千億。
（三）中國增材制造供給能力將全面提升。得益于我國完備的工業體系以及齊全的產業鏈，增材制造一直保持著強勁的發展勢頭。未來，高質量激光器、電子束槍、掃描振鏡等核心部件將實現全部國產化；各型大尺寸、多激光的高效增材制造裝備穩定性將不斷提高；生物醫藥與醫療器械增材制造、大型高性能復雜構件的增材制造、空間增材制造等新型前沿技術裝備將持續拓展創新；增材制造技術裝備全面向低成本、高可靠性、高性能、高智能化發展，供給能力將得到全面提升。
（四）增材制造必將廣泛應用重塑制造業面貌。增材制造作為一種顛覆性的制造技術，可實現數字化技術、激光技術、機械加工技術等多技術的完美結合，將對生產模式、生活方式，乃至產業鏈價值結構產生深刻影響，在加強供應鏈互聯互通、減少供應鏈漏洞等方面具有明顯優勢，為我國制造業的發展創造更多可能。未來，增材制造技術將廣泛應用于制造業各領域智能車間、智能工廠、智慧供應鏈中，明顯提升制造的數字化、智能化、綠色化水平，有效推動現代制造業的培育壯大以及傳統制造業的轉型升級，重塑我國制造業嶄新面貌。
（五）一批增材制造企業、品牌與產品將引領全球產業發展。當前，國際一流的增材制造企業主要有德國EOS、德國SLMSolutions、美國GE增材、美國3D Systems等，而我國一批增材制造企業同樣具有很強勁的發展潛力。如2021年鉑力特選區激光熔融裝備產量為293臺，已超國際巨頭德國EOS公司，位居全球首位。清研智束研發出全球首臺多電子束槍粉末床熔融裝備。隨著我國增材制造加速產業集群化發展，聚焦服務化轉型，堅持質量基礎提升，積極協調優勢資源，將會充分提高企業自主創新能力及市場開拓能力，增強企業競爭力。未來，一批具有代表性的中國企業積極帶動增材制造全產業鏈共同發展；一批國際知名的中國品牌持續增強我國增材制造在全球的影響力；眾多技術性能領先的中國產品為全球增材制造產業高質量發展貢獻硬核力量。
展望未來，增材制造作為我國制造業智能化數字化綠色化轉型的主旋律之一，將改變傳統制造的理念和模式，加快我國制造業從轉型到創新驅動發展速度，提升我國制造業產業鏈供應鏈韌性、產業安全水平與國際影響力，加速推進中國由“制造大國”向“制造強國”邁進。
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