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近年來(lái)，隨著(zhù)制造技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，人們的消費習慣逐步往個(gè)性化消費模式轉變，這種轉變帶來(lái)了傳統制造模式的改變，相對應的制造技術(shù)手段也發(fā)生了變化。為了適應這種變化，技術(shù)專(zhuān)家們一直在尋找合適的技術(shù)手段。20世紀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(lèi)生活方式的變革提供了一種前所未有的技術(shù)方法。 據羿戓制造所了解，美國汽車(chē)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(chē)行業(yè)發(fā)展的角度，闡述了近年來(lái)由于人們對移動(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(chē)制造行業(yè)在設計、制造、商業(yè)模式、快速反應能力等環(huán)節需要進(jìn)行快速徹底的改進(jìn)。而增材制造技術(shù)為以上目標的實(shí)現提供了一種可行的技術(shù)保障手段，肯定了以美國汽車(chē)研究中心為核心建立的“增材制造移動(dòng)行業(yè)聯(lián)盟”對汽車(chē)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(lèi)、典型材料、主要應用和示例公司 �。▉�(lái)源：美國混合動(dòng)力制造技術(shù)公司（HMT）、3D科學(xué)谷、汽車(chē)研究中心調查） 汽車(chē)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)對整個(gè)制造業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的深刻影響。 表2：汽車(chē)制造商的增材制造應用方案（來(lái)源：汽車(chē)研究中心調查） 增材制造技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域應用的意義 傳統的制造手段嚴重制約了設計師的想象力和創(chuàng )造力，扼殺了人們對更加個(gè)性化產(chǎn)品需求的欲望。增材制造技術(shù)的應用無(wú)疑會(huì )使設計人員掙脫禁錮創(chuàng )造力的無(wú)形枷鎖，設計出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品，這全靠增材制造獨具特色的成型方式帶來(lái)的變革，這是因為： ●設計師可在保證產(chǎn)品性能的前提下設計出結構更復雜的零部件，并最大可能的減少零部件數量，優(yōu)化裝配流程； ●可以最大限度地應用拓撲優(yōu)化方法，使產(chǎn)品輕量化設計變得更加容易實(shí)現； ●更多的高性能復合材料在設計中得以應用； ●可以最大限度地滿(mǎn)足人們對個(gè)性化產(chǎn)品的需求。 在制造環(huán)節方面，主要體現為： ●由于增材制造原則上無(wú)需模具，設計限制少，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計變更導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(zhù)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)品維護周期、客戶(hù)參與制造、降低物流成本等。 總之，增材制造給傳統制造業(yè)帶來(lái)的改變及發(fā)展遠景是令人鼓舞和期待的，但該技術(shù)現階段面臨的挑戰也需要我們正確地去面對。 現有增材制造技術(shù)在制造行業(yè)面臨的挑戰 增材制造技術(shù)始一出現，帶給人們傳統思維方式的沖擊是無(wú)以復加的，經(jīng)過(guò)三十多年的飛速發(fā)展，更令人欣喜若狂、期待滿(mǎn)滿(mǎn)。但任何技術(shù)的出現、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)現階段面臨的挑戰主要有： ●在打印產(chǎn)品質(zhì)量方面：一是不同設備、不同批次的產(chǎn)品質(zhì)量存在差異；二是制造過(guò)程中可操作變量對零部件質(zhì)量有何影響，尚無(wú)深層次的認知；三是目前還沒(méi)有打印成品無(wú)損檢測評價(jià)技術(shù)和標準。 ●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，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強度不足，易產(chǎn)生應力集中；三是混合材料打印技術(shù)還有待開(kāi)發(fā)、完善。 ●由于現有設備打印效率不高，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雜耗時(shí)，人工浪費巨大； ●增材制造相應耗材現階段市場(chǎng)供應品種還顯匱乏，質(zhì)量無(wú)規范控制標準，現有材料認證標準都偏向于傳統制造模式。 但是，無(wú)論面臨多大挑戰，人類(lèi)在新技術(shù)上探索、應用的腳步永遠不會(huì )停止。 對我國制造業(yè)發(fā)展的啟示 據eCPD所了解，我國的增材制造產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，在國家的大力推動(dòng)下，已經(jīng)形成可觀(guān)的產(chǎn)業(yè)規模，發(fā)展勢頭迅猛。但不可否認的是，我們在原創(chuàng )技術(shù)的掌握、研發(fā)上還與發(fā)達國家有較大差距，例如軟件開(kāi)發(fā)能力不足、關(guān)鍵硬件依賴(lài)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)展勢必受到嚴重制約。 以美德為代表的發(fā)達國家，早已將增材制造放在戰略發(fā)展的高度，已經(jīng)形成國家重視扶持、企業(yè)踴躍參與、研發(fā)機構積極配合的良好態(tài)勢。而我國自從2013年對增材技術(shù)呈現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)中應用增材制造技術(shù)，尤其是在航空航天、醫療、機械制造、輕工行業(yè)、文化創(chuàng )意、復合材料、產(chǎn)品設計等行業(yè)，已經(jīng)顯示出增材制造技術(shù)的應用所帶來(lái)的增值效應，解決了很多以前無(wú)法解決的制造難題，推動(dòng)了相應行業(yè)的發(fā)展。 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和行業(yè)內的艱難探索，增材制造行業(yè)得到了長(cháng)足的進(jìn)步，但是由于增材制造技術(shù)特點(diǎn)的先天限制，導致這種技術(shù)依然處于適用于難加工材料、復雜形狀、復雜裝配空間所需或者傳統制造方法無(wú)法實(shí)現的零部件，或者這些零部件能夠承受高成本、長(cháng)時(shí)間制造的約束。大規模的市場(chǎng)應用目前依然有困難。個(gè)人認為增材制造技術(shù)雖然本質(zhì)上是屬于個(gè)性化制造方法，但是應該在充分發(fā)揮個(gè)性化制造特點(diǎn)的基礎上，尋找適用于批量生產(chǎn)擴大市場(chǎng)應用范圍的可能，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。目前國內有廠(chǎng)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(zhù)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雜隨形流道的注塑模具。 ●繼續大力發(fā)展醫療打印，尤其是目前已經(jīng)呈快速發(fā)展趨勢的物理醫療打印，從政策層面給予一定的優(yōu)惠支持（如加快醫療器械許可證的發(fā)放周期等），同時(shí)也要時(shí)刻關(guān)注生物醫療打印的科研發(fā)展，尤其在國家層面上給予多一點(diǎn)的經(jīng)費和政策扶持�？梢灶A見(jiàn)，醫療打印是未來(lái)增材制造發(fā)展最快、市場(chǎng)容量最大的一個(gè)行業(yè)。物理醫療打印為人類(lèi)提供了一個(gè)以前根本無(wú)法想象的提高醫療效果、改善生活質(zhì)量的強有力的技術(shù)手段。而人體**三維的重現，從虛擬到現實(shí)通道的物理連接得以實(shí)現，為醫患雙方展現了一個(gè)全新的互動(dòng)空間，大大提高了醫療質(zhì)量，改善了患者的生活質(zhì)量。生物醫療打印未來(lái)的可能實(shí)現為人類(lèi)展現了一個(gè)難以想象的未來(lái)世界，一旦真的進(jìn)入臨床應用，也許是比組織基因工程更快得到實(shí)際應用效果的一種醫工結合的技術(shù)手段，未來(lái)預期不可想象。增材技術(shù)應用于醫療行業(yè)是數字化醫療的重要方向，是醫工結合的典范，必將對醫療行業(yè)的變革產(chǎn)生深遠的影響。 ●用于綠色再制造行業(yè)，是增材制造技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢的重要領(lǐng)域，也符合綠色循環(huán)生產(chǎn)的要求。例如：我國預計到2020年汽車(chē)保有量將突破2.7億輛，每年報廢≧1200萬(wàn)輛，大力發(fā)展汽車(chē)循環(huán)經(jīng)濟已經(jīng)迫在眉睫，而汽車(chē)零部件綠色增材再制造技術(shù)是廢舊汽車(chē)循環(huán)再利用的最重要環(huán)節。該項技術(shù)如果在全國范圍內普及實(shí)施，將對我國綠色循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展提供強勁助力。 ●生產(chǎn)管理模式的變革，要向大規模的區域增材制造服務(wù)中心發(fā)展，在綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化的基礎上發(fā)展超級智能增材制造工廠(chǎng)，這是推動(dòng)增材制造行業(yè)發(fā)展的一個(gè)有效途徑。 ●繼續尋找其他的增材制造應用領(lǐng)域，如連續碳纖維復合材料打印、建筑結構打印等�！ ∮蓢夜ば挪康仁块T(mén)聯(lián)合出臺的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃(2017～2020年)》提出，到2020年，增材制造產(chǎn)業(yè)年銷(xiāo)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)展是不可逆轉的！目前，我國增材制造的產(chǎn)業(yè)規模已實(shí)現快速增長(cháng)，在航空航天、汽車(chē)、軍工、醫療等領(lǐng)域得到廣泛應用。同時(shí)，涌現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任公司、廣州愛(ài)司凱股份有限公司等一批具有一定競爭力的增材制造骨干企業(yè)，一大批工藝裝備實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，行業(yè)應用不斷深化,產(chǎn)業(yè)支撐體系初步建立。只要我們堅定信心，勇于創(chuàng )新，踏實(shí)工作，以國家民族利益為己任，不久的將來(lái)增材制造技術(shù)必將在我國各行各業(yè)開(kāi)花結果，助力“中國制造”領(lǐng)跑世界制造業(yè)！
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