《增材制造产业发展简报》2024年第1期（总第053期）

2024年1月30日第1期总第053期 【内容提要】 本期关注：中国增材制造产业联盟发布2023年度工作总结和2024年工作计划 政策追踪：国家发改委发布《产业结构调整指导目录（2024）年本》，鼓励发展增材制造 技术进展：国产多光速集成丝光同轴激光定向能量沉积技术重大突破 行业动态：2023年国产增材制造装备出口61亿，同比增长84% 典型应用：增材制造赋能口腔齿科引领齿科数字化 成员展示：亚琛联合科技（天津）有限公司 中国增材制造产业联盟成立于2016年10月19日，是 在工业和信息化部指导下，由增材制造领域的企事业单位、高等院校、科研机构、产业园区等128家相关单位，按照自愿、平等、互利、合作的原则，共同发起组成的跨行业、开放性、非营利性的社会组织，秘书处设在工业和信息化部装备工业发展中心。联盟现有成员370余家，已设立工作组 8个，是中国增材制造领域层次最高、规模最大的行业组织。 中国增材制造产业联盟立足于为我国增材制造产业搭建合作与促进平台，着眼于将政府与产业界、顶层设计与企业实践紧密结合起来，致力于支撑行业管理、聚拢行业资源、营造创新环境、促进交流合作，助力中国增材制造产业发展壮大。 本期关注 一、2023年工作总结 （一）联盟秘书处 1.联盟内部建设。2023年联盟新增21家会员单位、3家 理事单位、1家副理事长单位，新增核能工作组。新增单忠德院士、李应红院士为专家委副主任，新增杨继平、杜宝瑞、顾冬冬为专家委专家委员。截止目前，联盟共计370家联盟单位、31位专家。 2.政策研究制定。支撑工信部遴选并发布《2023年度增 材制造典型应用场景》。支撑国家发改委编制《产业结构调整指导目录（2024年本）》。协助工信部、人社部编制发布 《增材制造工程技术人员国家职业标准（2023年版）》。 3.论坛交流活动。组织召开“增材制造产业发展(广州)论 坛暨2023年增材制造产业年会”，指导召开“全国增材制造工程产教融合研讨会”，支持召开“2023产业技术创新—数字产业人才交流会暨首届东西部数字制造产教融合协作会议”“第二届大飞机增材制造创新应用大赛”“中国航天增材制造技术高峰论坛”等会议赛事活动。 4.行业统计研究。出版《增材制造产业年鉴（2022）》， 编制《增材制造产业发展简报》。 5.联盟创新发展。联盟11家企业获评国家专精特新“小 巨人”企业，遴选并发布“首批增材制造优质供应商”。 （二）航空航天工作组 1.开展超大尺寸激光选区熔化成形装备、大尺寸轻量化结构高效率增材制造等6项关键技术攻关； 2.工作组成员单位入选了12项《2023年度工信部增材制造典型应用场景名单》； 3.2023年3月组织召开“航天增材制造高峰论坛”。 （三）核能工作组 1.组织召开“中国首届核能增材制造高端技术论坛”； 2.组织召开“核能增材制造2023年学术年会”； 3.成立核能增材数字工作小组。 （四）标准检测工作组 1.推动《增材制造工艺参数库构建规范》等21项国家标准发布； 2.推动JB/T14627-2023《增材制造点光源立体光固化工艺规范》等5项增材制造机械行业标准发布； 3.推动8项团体标准发布。 （🖂）生物工作组 1.组织海外医学专家在国内开展学术交流与参观学习活 动； 2.组织召开“神经外科修复关颅全产品解决方案招商会”。 （六）材料工作组 1.开展金属粉末的持续评价及规范建立工作； 2.开展增材制造金属粉末检测评价。 （七）汽车工作组 成立《汽车先进材料与工艺蓝皮书》编委会。 （八）激光工作组 组织或参与标准研讨会3场，牵头或参与研制国家及行 业标准等15项，其中国标4项，行标10项，团标1项。 （九）激光再制造工作组 4月7-8日举办“全国再制造学术会议暨高端装备绿色制造与再制造论坛”。 二、2024年工作计划 （一）联盟秘书处 1.强化支撑工作。落实工信部等部委指示精神，开展产业研究与政策研究，持续深化支撑工作。 2.深化联盟职能。编制发布《增材制造产业创新应用三年行动计划》。组织成立“中国增材制造产业联盟青年专家 委员会”。拟成立中试验证工作组、可靠性工作组、电子电路工作组。 3.开展行业交流。召开“中国增材制造产业联盟理事会” “增材制造产业发展论坛暨增材制造产业年会”。分片区召开4场“增材制造典型应用场景推广会”。 4.加强行业研究。编制出版《增材制造产业年鉴（2024）》。 5.持续创新发展。启动“增材制造区域服务中心”评价工 作。 （二）航空航天工作组 1.举办“空天结构增材制造技术创新中心成立大会”； 2.参加2024年国际产业合作大会（新加坡）暨中国机电产品展览会。 （三）核能工作组 1.2024年5月，拟在成都举办“第二届核能增材制造高端技术论坛”； 2.2024年10月，拟在成都举办“核能增材制造2024学术年会”； 3.推动核能增材标准化工作； 4.推动核能增材部件质量鉴定示范工作。 （四）标准检测工作组 1.编制《增材制造产业路线图》； 2.加快推进标准制定和关键技术标准预研工作。 （🖂）生物工作组 1.2024年1月，在沈阳、成都、重庆、贵阳、昆明等城市发布“中国增材制造产业联盟生物工作组创新产品推广会”等活动； 2.2024年4月，组织参加中国国际医疗器械展览会 (CMEF)，并召开研讨会。 （六）材料工作组 建立并完善增材制造材料技术标准体系。 （七）汽车工作组 1.出版第一版《汽车先进材料与工艺蓝皮书》； 2.举办“汽车新材料与新工艺高端论坛”，组织工作组小组会议每月1次。 （八）激光工作组 计划发布国家标准1项，行业标准2项。 （九）激光再制造工作组 拟第二季度组织开展行业应用论坛会议。 政策追踪 图1国家发展和改革委员会令 2024 图2《产业结构调整目录（2024年本）》增材制造方向被列入鼓励类 国家发展和改革委员会产业司修订发布《产业结构调整指导目录（2024年本）》，自2024年2月1日起 施行。目录2024年本共有条目1005条，其中鼓励类352 条、限制类231条、淘汰类422条。 与上一版相比，鼓励类新增了“智能制造”“农业机械 装备”“数控机床”“网络安全”等行业大类及相关领域有利于产业优化升级的条目，限制类、淘汰类中新增了“消防”“建筑”行业大类及相关领域不符合绿色发展和安全生产要求的条目。 中国增材制造产业联盟支撑编写的涉及增材制造方向全部被列入鼓励类，在《目录（2024年本）》智能制造大类中，明确提出鼓励增材制造装备和专用材料：“金属增材制造装备及专用材料，非金属增材制造装备及专用材料，生物增材制造装备及专用材料，激光器、电子枪、扫描振镜等关键零部件，增材制造专用软件，增材制造综合解决方案和生产服务。” 2024 国家标准委在《2024年标准化工作部署》中指出，要推进新产业标准化领航，以新技术新材料新产品新业态标准抢占新赛道、塑造新动能。大力建设现代化产业体系，集中力量开展一批标准稳链重大标志性项目，以标准强链，促进产业基础再造和高级化。要加快制定增材制造专用材料、关键金属件检测等标准，推动增材制造普及利用。 2 2023年12月21日，商务部、科技部公告2023年第57 号发布《中国禁止出口限制出口技术目录》，包括空间数据 /传输技术等24项禁止出口项目，稀土的提炼、加工、利用 技术等110项限制出口项目。其中涉及2项增材制造技术，分别是“1.‘铸锻铣一体化’金属3D打印关键技术。2.3D打印用耐高温纤维树脂材料及其同步固化工艺等。” 图3《中国禁止出口限制出口技术目录》公告 技术进展 激光定向能量沉积技术兼顾效率、成本、质量，适用于中大型构件增材工程应用场景。南京理工大学与英尼格玛强强联合，共同研发了高性价比的多光束集成丝光同轴激光定向能量沉积技术，填补该项技术国内空白。目前已完成整套装置的原型开发、制造、调试，正式进入实测和迭代优化阶段。这标志着我国在这一领域已取得重要突破，有望在未来实现自主可控的产业化应用。 图4激光定向能量沉积技术 一、激光定向能量沉积 采用激光作为热源，可以更精准的控制热输入从而提升增材精度，实现更复杂的几何形状，包括各种内部 空腔结构和细节的增材制造。同时激光工艺过程更稳定，飞溅和爆破更少，从而减少缺陷的产生。相对于电弧成本低、精度低和电子束效率高、成本高的特点，激光定向能量沉积具备兼顾效率、成本、质量的前景。另一方面，由于激光无需考虑材料的导电特性，因此激光增材材料不仅可以选择金属，还可以选择陶瓷、塑料等非金属，也为复合材料的增材难题提供了解决思路。 激光定向能量沉积技术，又可依据所采用的材料形式不同，细分为激光送粉和送丝两类。相比于送粉增材制造，送丝具有更高沉积速率和低气孔缺陷倾向的优势，同时由于材料利用率更高、原材料成本更低从而整体加工成本更低，因而更适用于中大型构件增材工程应用场景，具有更大的商业化价值。 早期的激光熔丝增材研究多采用传统激光焊接采用的旁轴送丝形式，虽然加工平台易于搭建，但在增材制造场景下，一方面存在扫描方向性和受热不均匀性等问题，难于满足沉积层尺寸和性能在各方向的一致性，另一方面成形路径复杂多变时，送丝方向与扫描方向相位关系的保持依赖于结构设计，增大了成形控制系统的复杂性。因此，解决丝光同轴问题是激光定向能量沉积技术发展必须攻克的技术难点。 二、丝光同轴技术路线选择 （一）光内或光外 实现光粉同轴，总体思路分为光内、光外两种。然而送丝与送粉不同，由于丝材直径较大、激光光斑较小，无法实现将多束丝送至同一光斑内熔化。因此实现丝光同轴，多采用光内同轴技术。 图5光外同轴送粉光内同轴送粉 （二）分光束或多光束 光内同轴送丝，即是采用“光包丝”的光丝耦合方式，实现光束中空、丝路居中的光内送丝。 早期光内同轴送丝的思路，是采用一束激光分三光束再将光斑拼接形成环状分布。这一技术近年来逐渐发展成分环形光束光内同轴技术，可以有效的将材料与光束同轴地送到熔化区域，光束轮廓呈中空环形，并直接聚焦到丝材和工件表面之间的交汇区域处。 图6分三光束光内同轴分环形光束光内同轴 实现分环形光束光内同轴需要依赖非常复杂的镜组设计，导致设备硬件投入及维护成本直线飙升，与中大型构件增材工程应用场景所追求的低加工成本相悖，依旧制约着激光定向能量沉积技术的广泛应用。因此，具有更高性价比的多光束集成光内同轴技术应运而生。 图7多光束集成光内同轴 （三）多光束集成光内同轴技术 如西班牙Meltio公司，依托多光束集成光内同轴技术开发的核心产品包括MeltioM450小尺寸工业金属3D打印机和Meltio引擎，首次将激光定向能量沉积系统成本降至10万欧元级别，其产品一经问世即对国外增材市场格局造成重大影响，成立4年时间即达成销售近300台套的抢眼战绩，一跃成为DED领域的头牌，足见市场对这一技术的认可。 为打破多光束集成光内同轴技术被国外企业垄断和封锁的格局，2022年末由南京理工大学智能焊接与电弧增材技术团队牵头，与国内定向能量沉积增材领域领军企业南京英尼格玛工业自动化技术有限公司联合，开始布局多光束集成丝光同轴激光定向能量沉积技术的装备研发。历时1年，现已完成整套装置的原型开发、制造、调试，正式进入实测和迭代优化阶段。该套设备包括机器人、激光同轴装置、水冷装置和电控柜，通过电控柜上的控制装置和路径切片软件IungoPNT，来实现模型的增材成形。其中，核心的激光同轴装置采用多光束集成丝光同轴技术，实现近似环形光斑拼接，同时通过更简洁的镜组设计，可以大幅降低硬件造价和维护成本；实现直立式结构形式，相较于分环形光束常见的L型和Z型结构，更利于机器人集成，在复杂结构增材场景中具有更高的灵活性；同时，实现光束独立控制功率、波形，为工艺控制提供更多灵活性。 使用该设备进行不锈钢增材测试，路径选择窄道薄层的弓字形，表面较为光洁，纹路无明显宏观缺陷。通过Ta