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引言
增材制造作为新兴的制造技术，完全改变了产品的设计制造过程，被视为诸多领域科技创新的“加速器”、支撑制造业创新发展的关键基础技术，驱动定制化、个性化、分布式生产制造模式更新，加速传统制造业转型升级，成为先进制造领域发展最快的技术方向之一。随着下游应用领域的不断拓展，增材制造助推航空、航天、能源、国防、汽车、生物医疗等领域核心制造技术的突破和跨越式发展。
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产业定义
增材制造是具有颠覆性的先进制造技术，融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术等，指以三维模型数据为基础，将材料通过分层堆积、逐层叠加的方式制造零件或实物的工艺，又称为3D打印。增材制造从原理上突破复杂异型构件的技术瓶颈，实现材料微观组织与宏观结构的可控成形，实现设计引导制造、功能性优先设计、拓扑优先设计的转变。目前已广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗齿科、传统制造业等多个行业领域，并逐步拓展到个性化穿戴等领域，且仍有较大的应用场景待挖掘和更广阔的增量市场。
增材制造一般按照应用领域、原材料、技术原理进行分类，可分为消费级增材制造、工业级增材制造、金属材料增材制造、非金属材料增材制造、选择性激光熔化成型、电子束熔化技术、熔融沉积式成型、立体平板印刷、数字光处理、三维打印技术及细胞绘图打印等。其中，金属材料增材制造是增材制造最重要的分支之一，拥有传统精密加工技术无法比拟的巨大优势，制造技术以粉末床熔融(PBF)、(DED)为主要路线。
图1：增材制造产业分类
来源：火石创造根据公开资料绘制
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产业链分析
产业上游指产业各类配件等，包含激光器、芯片、投影、振镜等。产业中游包含材料商、设备商和配套企业，主要集中在美国和欧洲，设备商代表公司有3D systems、Stratasys、EOS GmbH、Concept Laser公司等，其中，美国3D systems是全球最大、成立最早的增材制造设备生产公司，美国Stratasys公司是全球第二大增材制造设备生产公司，德国Concept Laser公司在激光熔化技术领域处于领先地位，代表了增材制造产业当前最高水平；材料商代表公司有Huntsman Corporation、Sandvik、Raymor公司等；配套企业代表公司有PTC、A&D、Creaform、3D Digtal等。产业下游主要是运用增材制造技术的服务商和客户群体，涉及汽车、电子、能源、生命科学、航空航天等多个领域。
图2：增材制造产业链图谱
来源：火石创造产业数据中心
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技术路线分析
增材制造技术路线可分为熔融沉积成形、光固化立体成形、分层实体制造、电子束选区熔化、激光选区熔化、金属激光熔融沉积、电子束熔丝沉积成形等，不同技术路线的原理、特点、应用范畴均不相同。
表1：增材制造技术分类及特点
来源：火石创造根据公开资料整理
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各国政策对比分析
1.我国政策分析
我国高度重视增材制造产业发展，自“十三五”以来，陆续出台多个政策规划，从战略规划、产业体系、技术创新、行业标准等多方面对增材制造产业进行政策推动与规范，支持各类创新主体取得基础研究、关键共性技术、关键设备与零部件、应用规范等重大突破。
表2：我国增材制造相关政策汇总
来源：火石创造根据公开资料整理
广东省颁布多项增材制造产业相关规划文件，打造千亿级激光与增材制造战略性新兴产业集群。作为国内最大的增材制造产业集聚区，广东省产业规模和企业数量占全国30%以上，有效专利量位居全国首位。2020年省科技厅、工信厅、商务厅、市场监督局等联合颁布《广东省培育激光与增材制造战略性新兴产业集群行动计划（2021-2025年）》，到2025年，打造营收超1800亿元的激光与增材制造战略性新兴产业集群，拟在基础与专用材料、核心零部件、高端装备与系统等关键环节取得重大突破，形成以广州、深圳为核心，以珠海、佛山等地为重要节点的产业发展格局。2021年《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》提出重点发展增材制造产业，着力推动高性能低成本增材制造材料研发，重点研制精密激光智能装备、增材制造高端装备等重大装备，加快增材制造在汽车等领域的应用。同年在《广东省加快先进制造业项目投资建设若干政策措施》中明确设立激光与增材制造产业专项资金，对引进、建设企业予以支持鼓励。
山东省重点发展增材制造核心装备，增强全省增材制造装备供给能力。山东陆续出台了《山东省“十四五”制造强省建设规划》、《山东省新材料产业发展专项规划（2018—2022年）》等文件，明确发展增材制造产业，重点发展引领增材制造技术大规模应用的特种合金球形粉末低成本制备技术，围绕TPU柔性打印材料、可降解3D打印材料、3D打印金属材料等产品发力，拓展增材制造在医学诊断、快速制造、精密铸造等领域应用，推动增材制造产业快速发展，不断提升全省增材制造装备的供给能力。
浙江省以增材制造与智能装备、新材料产业融合发展为主导，加快核心技术与产品的研制。《浙江省高端装备制造业“十四五”发展规划》聚焦聚力装备制造业高质量发展，明确重点发展增材制造装备，重点突破主流工艺、成套装备、专用材料及工程化等关键技术，加快攻克系列核心产品研发生产。《浙江省新材料产业发展“十四五”规划》《浙江省加快新材料产业发展行动计划（2019—2022年）》明确在前沿新材料领域重点发展金属及高分子增材制造材料，加强基础研究与技术积累，扩大前沿新材料的应用领域。
上海市增材制造以生物增材制造、增材制造装备为主要发展方向，加强核心零部件国产替代。上海先后颁布《上海市战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》及《上海市高端装备产业发展“十四五”规划》，重点培育生物增材制造，形成一批具有自主知识产权的国际领先的原创核心技术，强调推动关键装备研制和加快核心零部件国产替代进程，增强本土化供应能力。
2.美国政策分析
2012年，美国初次提及增材制造，并在《国情咨文》中将增材制造确定为国家重点方向之一，历经十年发展，增材制造已逐步成为其战略核心产业，且在全球市场上占据主导地位。作为世界强国，美国一直非常重视增材制造发展，在近期不断颁布多项国家政策文件。
2021年1月，美国国防部发布《国防部增材制造战略》报告，明确增材制造的未来发展愿景、战略目标和发展重点，将增材制造视为实现国防系统创新和现代化、支撑战备保障的强有力工具，致力于使增材制造成为广泛应用的主流制造技术。
2021年5月，美国白宫发布《国家就业计划》，拨款2亿美元进行增材制造教学与培训发展计划，用以开发全新或扩大现有增材制造培训，拨款1亿美元进行增材制造教育补助计划，旨在支持学生及在职人员在增材制造领域的技能学习，以创建多元化的增材制造劳动力队伍。
2022年5月,美国宣布实施“增材制造发展计划”（AM Forward），旨在发动国家力量支持中小型企业发展增材制造及其技术，促进大型制造商采用增材制造部件提高供应链弹性和安全，减少对国际供应商的依赖。具体包含首先消除制造商采用增材制造的障碍，推动GE航空、霍尼韦尔、雷神等5家大型制造商从国内小型供应商处采购增材制造零件，同时，美国政府为中小型增材制造供应商提供融资资金支持以及来自联邦政府和原始设备制造商（OEM）的技术援助，并进行劳动力培训课程，增加行业人才供给，由商务部组织开展相关研究，制定行业新标准等。
3.欧洲及俄罗斯政策分析
欧洲的增材制造产业发展主要聚焦在尖端领域，由航空航天项目引领突破，借助法兰克福模具展等大型平台，聚焦全球领先的快速成型技术，达到较高的技术专业性和经济性。2020年欧洲专利局发布增材制造技术趋势报告，分析增材制造技术专利申请趋势、领军企业和地域分布情况。在欧盟“地平线2020项目”计划框架下，增材制造研究项目得到支持，并且一些用于商业应用的增材制造项目也将纳入计划。2021年，在欧盟资助下，增材制造行业技能战略联盟发布了《欧洲增材制造技能路线图》（2021年），明确了2030年前的应用需求及技术挑战，从消除增材制造技术差距的角度提出了目标和举措。
德国于2008年成立了增材制造研究中心（DMRC），在金属增材制造技术的研究和应用一直走在世界的前列，在金属零件增材制造方面处于全球领先地位，占市场总份额的50%以上。近些年德国陆续颁发《思想·创新·增长——德国2020高技术战略》《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0的建议》《国家工业战略2030》等规划文件，明晰未来十年德国工业发展的方向和目标，其中增材制造产业作为德国处于领先的关键领域未来依然是发展重点。
英国在《未来高附加值制造技术展望》报告中把增材制造技术作为提升国家竞争力、应对未来挑战亟需发展的22项先进技术之一，且自2011年开始持续增加增材制造技术的研发经费，多所大学参与该技术的研发。2016年2月，“创新英国”组织（Innovate UK，原英国技术战略委员会）发布题为《英国增材制造研究和创新概况》旨在通过调研英国增材制造研究和创新概况，分析英国增材制造研究与创新上的优势和不足，并据此提出政策建议。
俄罗斯政府于2021年7月发布《俄罗斯联邦至2030年增材制造发展战略》，聚焦生物组织、航空航天和核工业高精度产品等领域，明确俄罗斯增材制造产业的发展目标、优先方向及预期指标、实施路径及主要措施，该战略旨在提升俄罗斯增材制造市场的竞争力，推动一批关键技术的发展。
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作者 | 火石创造 陈桃桃审核 | 火石创造 廖义桃 殷莉
