增材制造技术代表着生产模式和先进制造技术发展的一种趋势，即产品生产将逐步从大规模制造向个性化制造发展，满足社会多样化需求。增材制造优势在于制造周期短、适合单件个性化制造，实现大型薄壁件制造、钛合金等难加工、结构复杂零件制造。该技术与设备在航空航天、医疗等领域，产品开发，计算机外设和创新教育上具有广阔发展空间。Wohlers发布的报告显示，2017年全球3D打印市场市场规模为73.4亿美元；2018中国增材制造大会上公布的《中国增材制造产业发展报告（2018年）》显示，1988-2017年全球增材制造产业年复合增长率25.5%；据IDC预测，2020年全球增材制造产值将达289亿美元；麦肯锡则预测，2025年全球增材制造产业可能产生高达2000-5000亿美元经济效益。

中国产业调研网发布的2016-2022年中国3D打印市场现状研究分析与发展前景预测报告认为，3D打印技术，属于新一代绿色高端制造业，与智能机器人、人工智能并称为实现数字化制造的三大关键技术，这项技术及其产业发展是全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮的重要基础。加快3D打印产业发展，有利于国家在全球科技创新和产业竞争中占领高地，进一步推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变，促进创新型国家建设，加快创造性人才培养。目前，我国3D打印技术虽然取得了长足进展，与美欧等发达国家基本处于同一水平，甚至在金属构件打印方面已经超过美国，但与美国相比，我国对这项技术重视和规划不够。一是主导的技术标准、公共技术平台尚未确立，缺乏产学研一体化机构，技术研发和推广应用还处于无序状态；二是产业规模化程度低，产业链尚未有效形成，产业整合度较低；三是缺乏市场机制，技术进步主要在国家项目资助下开展，企业的主体作用不明显；四是教育培训和社会推广乏力，3D打印相关课程尚未列入机械、材料、信息技术等工程学科的教学必修课程体系，企业对3D打印技术的前景认识不到位导致产业需求不足。

1.增材制造技术发展趋势

（1）向日常消费品制造方向发展。

在科学教育、工业造型、产品创意、工艺美术等有着广泛的应用前景和巨大的商业价值。其发展方向是提高精度、降低成本、高性能材料和彩色喷印。

（2）向功能零件制造发展。

采用激光或电子束直接熔化金属粉，逐层堆积金属，形成金属直接成形技术。该技术可以直接制造复杂结构金属功能零件，制件力学性能可以达到锻件性能指标。进一步的发展方向是进一步提高精度和性能，同时向陶瓷零件的增材制造技术和复合材料的增材制造技术发展。

（3）向智能化装备发展。

目前增材制造设备在软件功能和后处理方面还有许多问题需要优化。例如，成形过程中需要加支撑，软件智能化和自动化需要进一步提高；制造过程，工艺参数与材料的匹配性需要智能化；加工完成后的粉料或支撑需要去除等问题。这些问题直接影响设备的使用和推广，设备智能化是走向普及的保证。

（4）向组织与结构一体化制造发展。

实现从微观组织到宏观结构的可控制造。例如，在制造复合材料时，将复合材料组织设计制造与外形结构设计制造同步完成，在微观到宏观尺度上实现同步制造，实现结构体的“设计一材料一制造”一体化。支撑生物组织、复合材料等复杂结构零件的制造，给制造技术带来革命性发展。

2.重点研究与发展方向

（1）研究共性技术与标准

建立数学、物理、化学、材料、生命、信息、软件、建筑等学科的学科大交叉，研究增材的创新原理、方法及其相关支撑技术，包括新材料、新器件（激光器）、智能控制、设计软件、网络数据库、新成形原理、新设备工艺、巨型结构增材制造、微纳增材制造、太空环境制造等。为支撑共性技术快速产业化，需要研究相关标准与规范，包括材料性能标准、软件接口标准、制造质量标准、制造工艺规范、生物假体或替代物临床标准、元器件性能标准等。

（2）提高设备综合性能

解决3D打印机的机械性能问题，例如，成型尺寸小、提高零件尺寸精度和表面粗造度，打印效率有待进一步提升。开发过程监控系统和产品检测系统，用于实时监控打印过程、检测产品打印质量。建立全面的3D打印材料力学性能数据库，确保3D打印零件的各项性能指标。

（3）建立科研与产业化基地

为保证研究和产业发展的连续性，在已有较好科研和产业基础的单位建立科研与产业化基地，保证高质量的持续研究，增强产业化能力，形成具有国际竞争力的增材制造企业和产品品牌。增材制造技术是多学科和新技术应用显著的制造技术，高端装备一定需要高等学校的人才和科研资源的，因此针对不同等级的技术和设备，采用不同的发展策略。高端设备和未来发展，依托高等学校建立的科研与产业化基地，实现技术向产业的快速转移，增强高端技术和设备的国际竞争力；低端设备依托社会化企业的创新发展，通过销售设备补贴的方式，激励其降低成本和扩大应用面，通过激励收益，创造百花齐放的社会参与机制，启动社会资源创新普及模式。

（4）实施重大工程和行业应用

应用是扩大市场的动力，也是增材制造技术展示其作用的标志。结合增材制造技术特长，集中目标解决若干我国在国防建设和社会民生迫切需要产业产品，提升产品快速研制能力是推动增材制造技术发展的重要任务。建议在4个方面开展应用工程：飞机制造、航空发动机设计制造、个性化组织器官替代物制造、汽车（包括汽车发动机）快速研制。飞机和航空发动机是我国国防建设的迫切需要，也是我国利用新技术跨越发展的契机，目前国外也在启动相关项目研究，利用增材制造技术有可能使我们跨越传统制造技术，在短时间内缩短与美欧在航空制造领域的差距，成为航空强国。同时也可以带动航天发动机、燃气轮机技术大跨越发展。个性化是医疗产品的发展趋势，个性化组织与器官替代物具有巨大的市场商机，也是民生工程的重要方面，而增材制造技术是最佳的个性化制造工具，由此形成的生物制造方向已经成为多学科交叉的研究与应用领域，这是未来一个新兴产业。汽车是我国的支柱产业，自主研发是我国汽车工业的短板，随着汽车市场竞争日益激烈，构建快速研发体系，快速响应市场是我国汽车工业走向自主创新的保证，也是我国汽车及发动机企业的迫切需要。

（5）推进社会市场化服务。从国外增材制造的发展模式来看，2012年增材制造服务业产值已经超过了设备和材料的产值。增材制造也将呼唤和催生一个为之服务的产业，形成云制造。为推进增材制造技术形成社会化生产力，可在我国建立区域服务中心，为社会各界提供服务，推动中小企业进步和提升社会创新能力。需要解决的问题是技术和设备的成套化和多功能化，如从设计到功能产品样件的制造，以增强服务能力，实现增材制造技术社会化普及与应用。

总之，增材制造是未来产业和社会变革的助推器，是我国实现创新驱动发展的历史机遇。我国要不失时机，迎头赶上，为建设创新型社会提供强有力的技术支撑。