摘要：增材制造又稱3D打印，是全球范圍內新一輪科技革命發(fā)展的代表性技術。《中國制造2025》將3D打印列為發(fā)展的重點，目前，其已被廣泛應用于航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械領域，并且保持旺盛的增長趨勢。本文分析了3D打印技術的下游應用領域，并對市場發(fā)展前景做了展望。

　　我國是全球最具潛力的3D打印市場

　　3D打印技術相對于傳統(tǒng)機械加工技術，具有無法比擬的巨大優(yōu)勢。它生產速度快，無需模具，降低了產品研發(fā)周期；疊層制造可實現(xiàn)復雜結構件的成型；材料利用率高，降低了生產成本。根據(jù)美國專業(yè)從事3D打印行業(yè)研究Wohlers Associates的統(tǒng)計，在2012年到2017年的五年間，全球3D打印市場規(guī)模從22.6億擴大到73.4億美元，年復合增長率達到了26.2%，如圖1所示。產業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)擴張的趨勢，增速非常可觀。

　　圖1 全球3D打印市場規(guī)模

　　(來源：Wohlers Associates)

　　3D打印市場主要集中在美國、中國、日本、德國、英國這五個國家，總體上占據(jù)了全球65%以上的份額。從時間上看，中國的3D打印技術起步落后于這些發(fā)達國家，經(jīng)歷了初期設備材料嚴重依賴進口、產業(yè)鏈分離、技術標準不統(tǒng)一、生產成本高昂等問題后，逐漸走向穩(wěn)定快速發(fā)展期。中國增材制造產業(yè)聯(lián)盟對35家重點聯(lián)盟企業(yè)的經(jīng)營數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計。2017年相比2016年，營業(yè)收入增長了近10億元，增長率達到40.3%，遠高于同期的全球平均水平。聯(lián)盟統(tǒng)計顯示，我國3D打印市場規(guī)模在2017年已超過100億元。圖2為我國3D打印市場規(guī)模。從發(fā)展階段和增速來看，我國是全球最具潛力的3D打印市場。

　　圖2 我國3D打印市場規(guī)模

　　(來源：前瞻產業(yè)研究院)

　　3D打印發(fā)力航空航天領域

　　3D打印技術已經(jīng)成為了航空航天等高端設備制造及零部件修復領域的關鍵技術手段，在過去的三年間(2015-2017年)，它在全球3D打印市場占比從16.6%增長到18.9%，達到13.87億美元，相比較其他應用領域，增幅最快，如圖3所示。

　　圖3 3D打印技術應用領域

　　(來源：Wohlers Associates)

　　在航空航天的零部件生產方面，3D打印技術的降成本效果非常明顯。空客公司采用3D打印技術生產了超過1000個飛機零部件，并應用于A350寬體客機上;勞斯萊斯公司采用3D打印技術制造寬體飛機發(fā)動機并成功完成了飛行試驗;美國空軍利用該技術打印出飛機座椅扶手的塑料端蓋，使其單位成本從8美元降低到2.5美元;歐洲航天局開發(fā)出了雙反射面天線原型，降低了成本，減輕了質量，縮短了交付時間，增加了射頻設計的靈活性;美國航空噴氣發(fā)動機公司Aerojet Rocketdyne完成了載人飛船噴管擴張段的打印。在整機領域，美國太空探索技術公司SpaceX發(fā)布了一臺低成本太空旅行的3D打印世界首款電動火箭發(fā)動機。使預計成本從超過1億美元降低到490萬美元。

　　增材修復市場成3D打印技術擴張的下一片藍海

　　增材修復使用的是3D打印增材再制造技術，對裝備損傷零部件（包括戰(zhàn)損和正常服役中出現(xiàn)的損傷）進行再制造修復。根據(jù)再制造技術國家重點實驗室針對廢機電產品修復改造技術的研究，增材修復相比制造新品，成本節(jié)約50%左右，大氣污染物排放量降低70%以上。國務院頒布的《中國制造2025》指出，大力發(fā)展再制造產業(yè)，實現(xiàn)高端再制造、智能再制造、在役再制造，推進產品認定，促進再制造產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

　　據(jù)統(tǒng)計，全球再制造產業(yè)規(guī)模突破1500億美元，美國突破1000億美元，而2015年我國在再制造產業(yè)規(guī)模僅為500億人民幣。與歐美發(fā)達國家還有一定的差距。限制行業(yè)發(fā)展和大規(guī)模商業(yè)化的技術瓶頸表現(xiàn)為殘余應力調控、基體熱損傷調控、界面匹配性、再制造過程自動智能化四大難題。西北工業(yè)大學、裝甲兵工程學院、華中科技大學等科研院所分別對這些影響修復到理想狀態(tài)的因素細節(jié)做了深入的研究，并已經(jīng)和西安鉑力特增材股份有限公司、沈陽大陸激光技術有限公司等企業(yè)形成了良好應用型協(xié)作。相信在不久的將來，增材修復一定能達到最佳的理想效果，實現(xiàn)實用性和經(jīng)濟性的雙重標準。

　　結語

　　3D打印是全球范圍內新一輪科技革命發(fā)展的代表性技術，也是《中國制造2025》的發(fā)展重點。其在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械領域有著巨大的技術優(yōu)勢和市場潛力，增材修復市場是3D打印技術擴張的下一片藍海。