【西门子_深圳国家高技术产业创新中心】西门子_深圳国家高技术产业创新中心：2024增材制造产业白皮书_24页_4mb

增材制造产业白皮书总结

核心内容概述

《深圳市增材制造产业发展白皮书》由西门子（中国）有限公司与深圳国家高技术产业创新中心联合发布，旨在全面阐述增材制造产业的发展现状、技术趋势和未来前景，分析其面临的机遇与挑战，并结合深圳的实践案例，探讨增材制造与传统制造的融合对产业发展的影响。

增材制造（Additive Manufacturing，简称AM），又称为3D打印，是一种以计算机三维设计模型为蓝本，通过逐层堆积材料实现成型的制造技术。相比传统等材和减材制造，增材制造在轻量化、一体化、复杂化、定制化和材料利用率方面具有优势，但其在加工精度和效率方面仍有待提升。

主要观点

1. 增材制造技术体系

根据ISO/ASTM 52900-15标准，增材制造技术分为7大类：

• 材料挤出（Material Extrusion）
• 光聚合（Photopolymerization）
• 粉末床熔合（Powder Bed Fusion）
• 材料喷射（Material Jetting）
• 黏结剂喷射（Binder Jetting）
• 片材层压（Sheet Lamination）
• 定向能量沉积（Directed Energy Deposition）

其中，金属增材制造是未来产业化的重要方向，主流技术路线包括：

• 粉末床熔融（SLM、EBM）
• 定向能量沉积（DED）
• 黏结剂喷射（BJ）

2. 增材制造发展趋势

• 高性能、高精度、高效率、低成本：提升打印效率和降低成本是未来发展的主旋律。
• 民用领域加速渗透：如牙科、鞋模、消费电子等领域，增材制造正逐步取代传统制造方式。
• 专用设备开发：根据应用场景开发专用设备以提升产品性价比。
• 与传统制造融合：增材制造与CNC等传统技术结合，实现复合加工。
• 数字孪生一体化设计仿真：通过仿真优化设计流程，提高开发效率和产品质量。
• 人工智能在线监测和闭环控制：提高打印过程的稳定性与产品质量。
• 端到端自动化控制技术：涵盖打印设备及前后处理，降低生产成本，提高市场竞争力。
• 数字化云工厂和智能化管理平台：支持客户定制化生产，实现零库存和高效管理。
• 提升打印工艺与质量要求：避免热变形、局部过热等缺陷，实现少支撑和无支撑打印。
• 可持续发展技术：增材制造有助于实现绿色制造，减少资源浪费和碳排放。

3. 增材制造的广泛应用

增材制造技术已广泛应用于多个工业领域，包括：

• 通用机械：用于燃气轮机、换热器、液压系统等复杂部件制造。
• 航空航天：实现拓扑优化和复杂结构一体成型，缩短生产周期。
• 医疗领域：用于个性化医疗器械、植入物、手术导板等，提高治疗效果。
• 汽车制造：用于模具、散热器、轻量化设计等，提升产品性能和生产效率。
• 消费电子：特别在折叠屏手机制造中，增材制造有助于提升钛合金中框良率和降低加工时间。

4. 国内外产业发展对比

• 全球市场：2022年全球增材制造市场规模达180亿美元，年均复合增长率超过30%。预计2024-2027年我国市场规模将增长至1000亿元。
• 区域布局：全球增材制造市场主要集中在北美、亚太和欧洲，其中北美占据最大市场份额。
• 中国优势：在金属增材制造领域，中国已达到国际先进水平，具备成本优势。
• 中国不足：在基础理论、关键工艺技术、高端装备等方面仍有差距，需加强产学研协同。

关键信息

1. 深圳产业概况

• 深圳已形成增材制造全产业链，涵盖建模系统、材料、设备、应用服务等。
• 重点企业包括维示泰克、光华伟业（材料）、光韵达、创想三维（设备）、易尚展示（应用服务）。
• 深圳拥有南方科技大学、深圳大学等高校院所，为产业创新提供技术支撑。
• 政府政策支持增材制造成为高端制造产业的关键领域，推动其成为支柱产业。

2. 深圳发展建议

• 组织建设：建立以行业协会为纽带的产业创新生态，推动产学研合作。
• 产业政策：出台专项规划，加快增材制造等先进制造产业发展。
• 人才培育：加强激光与增材制造相关学科建设，推动高端制造人才培养。
• 技术布局：聚焦高端装备制造、生物医药、汽车、电子信息等领域，推动技术与产业深度融合。

3. 技术理念与创新方向

• 多尺度一体化设计：通过算法和仿真实现复杂结构设计，如点阵胞元、随形冷却模具等。
• 数字孪生技术：用于设计仿真、工艺优化和产品验证，提高设计效率和产品质量。
• 多物理场多尺度协同仿真：结合不同尺度仿真模型，优化设计与制造过程。
• 绿色制造：通过材料选择、工艺优化和生命周期管理，实现可持续发展。

增材制造未来展望

增材制造正逐步从原型制造向终端制造迈进，成为制造业转型升级的重要手段。随着技术进步和成本降低，其在民用领域的应用将加速扩展，尤其在消费电子、医疗、汽车等领域具有巨大潜力。未来，增材制造将与人工智能、数字孪生、云制造等技术深度融合，推动智能制造和绿色制造的发展。

同时，深圳作为中国增材制造的重要发展基地，正通过政策支持、产业聚集和技术创新，加快推动增材制造向高端化、智能化和绿色化方向发展，为全球制造业的转型升级提供新的动力。