增材制造產(chǎn)業(yè)自皮書-24正式版-WN8

增材制造產(chǎn)業(yè)白皮書西門子和深圳國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心聯(lián)合發(fā)布—目錄序言4第一章增材制造發(fā)展概述1.1增材制造技術(shù)定義1.2增材制造技術(shù)體系1.3增材制造發(fā)展趨勢5557第二章國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2.1增材制造的廣泛應(yīng)用992.2全球增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述2.3國內(nèi)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述2.4國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展對比121314第三章深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議3.1產(chǎn)業(yè)概況1919203.2布局方向3目錄序言增材制造，以其創(chuàng)新的生產(chǎn)方式和對傳統(tǒng)工藝流程的顛覆性改變，正在全球范圍內(nèi)引領(lǐng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。在中國，以增材制造技術(shù)為代表的先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵抓手。隨著國家對增材制造技術(shù)的高度重視和相關(guān)政策戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，這一被譽(yù)為制造業(yè)未來的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)邁入了全新的發(fā)展階段。作為改革開放的前沿陣地和創(chuàng)新驅(qū)動的核心城市，深圳在增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上展現(xiàn)了強(qiáng)勁的活力和潛力。深圳市政府積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略，以先行示范標(biāo)準(zhǔn)大力推進(jìn)增材制造技術(shù)的研究、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化，通過政策引導(dǎo)、資金支持和環(huán)境營造，吸引培育了一批增材制造領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)和創(chuàng)新團(tuán)隊，形成了具有深圳特色的產(chǎn)業(yè)集群，賦能制造業(yè)高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型升級。由西門子

(

中國

)

有限公司與深圳國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心共同編寫的《深圳市增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，旨在全面闡述增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)趨勢和未來前景，深入分析增材制造產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇挑戰(zhàn)，并結(jié)合深圳的實(shí)踐案例，探究增材制造與傳統(tǒng)制造的深度融合對深圳乃至全球發(fā)展的影響。通過本白皮書，我們希望能夠?yàn)檎疀Q策者、行業(yè)從業(yè)者和廣大公眾提供有價值的信息和深刻的洞見，共同推動中國增材制造產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。4序言1增材制造發(fā)展概述1.1

增材制造技術(shù)定義.........................................................................................增材制造是具有生產(chǎn)革命意義的新一代制造方式，是工業(yè)

4.0的核心要件，是決定未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的

12大顛覆技術(shù)之一。增材制造（AdditiveManufacturing，簡稱

AM），又稱為

3D打印，是一種以計算機(jī)三維設(shè)計模型為藍(lán)本，將三維數(shù)字模型按設(shè)定的層厚離散為一系列二維截面，通過材料逐層堆積的方式實(shí)現(xiàn)成型的制造技術(shù)。增材技術(shù)相對傳統(tǒng)等材及減材制造，在輕量化、一體化、復(fù)雜化、定制化、材料利用率等方面存在一定優(yōu)勢，同時在加工精度、加工效率等方面與傳統(tǒng)制造存在一定差距，因此更適用于小批量、小尺寸、高價質(zhì)量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計及制造。1.2

增材制造技術(shù)體系.........................................................................................根據(jù)

ISO/ASTM52900-15標(biāo)準(zhǔn)

，增材制造包含

7大類工藝：材料擠出（MaterialExtrusion）、光聚合（Photopolymerization）、

粉

末

床

熔

合（PowderBedFusion）、

材

料

噴

射（MaterialJetting）、黏

結(jié)

劑

噴

射（BinderJetting）、

片

材

層

壓（SheetLamination）

和

定

向

能

量

沉

積（DirectedEnergyDeposition）。金屬增材是未來產(chǎn)業(yè)化的重要方向，其主流技術(shù)路線包括粉末床熔融、定向能量沉積和黏結(jié)劑噴射三大類。1.2.1粉末床熔融金屬粉末床熔融技術(shù)基于能量源的不同，主要包括選擇性激光熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）和電子束熔化（ElectronBeamMelting，EBM）技術(shù)。SLM的核心優(yōu)勢是精度高、表面質(zhì)量好，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件，但受限于成型尺寸、打印速度、材料熱變形裂紋等問題，在大規(guī)模應(yīng)用方面存在一定局限性。相比于

SLM，由于熱源不同，EBM輸出功率更高、掃描速度更快，在打印鈦合金等熔點(diǎn)較高的金屬方面，較

SLM更有優(yōu)勢。1.2.2定向能量沉積直接能量沉積（DirectEnergyDeposition）技術(shù)，是通過高能量光束（例如激光或電子束）高速移動將材料熔化或汽化，在沉積區(qū)域產(chǎn)生熔池，材料以粉末、線材或糊狀物的形式送入高溫熔區(qū)，熔化后并冷卻固化到基材逐層沉積，實(shí)現(xiàn)

3D成型。DED較

SLM技術(shù)成型效率更高，同時對粉末原材料的尺寸要求更低，因此粉材

DED除用于直接打印零件外，也常被用于修復(fù)磨損或損壞的金屬零件。同時，增材制造與

CNC減材制造的搭配可將

DED技術(shù)集成到

CNC加工設(shè)備中。5增材制造發(fā)展概述圖

1.1Gartner增材制造技術(shù)成熟度曲線1.2.3粘結(jié)劑噴射技術(shù)粘結(jié)劑噴射技術(shù)

(BinderJetting)在大規(guī)模金屬零件加工方面成本及效率優(yōu)勢明顯。一是

BJ對金屬粉末要求較低，球形金屬粉體尺寸小于

38um即可，相比于

SLM金屬粉末供應(yīng)鏈選擇更多，成本更低；二是

BJ材料利用率較高，SLM和

EBM在打印過程中都需要瞬間熔化，在熱源加熱過程中，會產(chǎn)生煙塵，直接導(dǎo)致粉末利用率不高，而粘結(jié)劑噴射技術(shù)采用后燒結(jié)的方式，可大大提高粉末的利用率。但

BJ的主要局限在于打印精度較低、樣件材料性能較差，如采用粘結(jié)劑噴射技術(shù)制作的零件性能與激光打印的零件性能目前也無法匹配，后續(xù)燒結(jié)成型會引起大約

18%的尺寸收縮。因此，BJ適用于成本敏感且對產(chǎn)品質(zhì)量要求略低的小批量生產(chǎn)。圖

1.2不同金屬粉末增材制造技術(shù)對比分析6增材制造發(fā)展概述1.3

增材制造發(fā)展趨勢.........................................................................................從增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢看，高性能、高精度、高效率、低成本、更大的加工尺寸范圍和更廣泛的材料是金屬增材制造未來發(fā)展方向。增材制造的國內(nèi)外發(fā)展趨勢主要包括：1)進(jìn)一步提高打印效率，降低打印成本“降本增效”是金屬增材行業(yè)“主旋律”，進(jìn)一步提高打印效率及降低單位加工成本，是增強(qiáng)增材制造技術(shù)競爭力和提高產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用滲透率的關(guān)鍵。目前采用的策略包括多激光技術(shù)、大層厚掃描、面掃描技術(shù)等。2)增材制造在3C等民用領(lǐng)域加速滲透隨增材設(shè)備和打印材料技術(shù)成熟及成本降低，增材制造向價格敏感的牙科、鞋模以及

3C等民用領(lǐng)域快速滲透，市場空間逐步釋放。近年在消費(fèi)

3C領(lǐng)域

3D打印鈦合金成本已低于傳統(tǒng)

CNC制造，解決了無法大規(guī)模量產(chǎn)的瓶頸問題，市場取得快速突破。未來增材制造將在包括熱管理等領(lǐng)域有更加廣闊的市場應(yīng)用前景。3)面向不同應(yīng)用場景的專用設(shè)備開發(fā)當(dāng)前增材制造應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)由早期的航空航天領(lǐng)域穩(wěn)步滲透至牙科、消費(fèi)電子等領(lǐng)域，不同應(yīng)用場景對打印工藝、質(zhì)量和成本等需求不同，需開發(fā)相應(yīng)專業(yè)設(shè)備以提升產(chǎn)品性價比，如面向航空航天應(yīng)用需大幅面打印設(shè)備，面向牙科和鞋模需特定專機(jī)，面向銅、鎢等材料需特定材料打印設(shè)備。4)增材制造與傳統(tǒng)加工制造的融合增材制造技術(shù)未來并不是要替代等材、減材等傳統(tǒng)加工方式，而是在不同工序采用復(fù)合加工等方式與傳統(tǒng)加工技術(shù)相融合，充分發(fā)揮不同加工方式的優(yōu)勢，達(dá)到理想加工效果。5)數(shù)字孿生一體化設(shè)計仿真應(yīng)用隨著增材制造大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣，原有在航空航天等行業(yè)成本高昂的試錯方式已不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，而結(jié)合數(shù)字孿生的一體化設(shè)計，如性能與工藝仿真數(shù)字孿生技術(shù)，可有效加速產(chǎn)品和工藝的開發(fā)、優(yōu)化和認(rèn)證流程，并減少因?yàn)樵囧e導(dǎo)致的時間和成本消耗，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。6)人工智能在線監(jiān)測和閉環(huán)控制技術(shù)為了進(jìn)一步提高打印過程的穩(wěn)定性和最終產(chǎn)品的質(zhì)量，加速產(chǎn)品的認(rèn)證流程，需要通過在線監(jiān)測實(shí)現(xiàn)打印過程的可追溯性，通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)實(shí)時的工藝優(yōu)化，進(jìn)一步提高打印產(chǎn)品的質(zhì)量。7)端到端增材制造自動化控制技術(shù)增材制造技術(shù)并不是僅僅包含打印設(shè)備本身，而應(yīng)該包含前后處理在內(nèi)的全流程加工技術(shù)。例如目前

SLM打印產(chǎn)品后處理過程往往占用整個產(chǎn)品成本的

30~40%，所以開發(fā)包括前后處理在內(nèi)的端到端自動化處理技術(shù)可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力。7增材制造發(fā)展概述8)增材制造數(shù)字化云工廠建設(shè)和智能化管理平臺基于增材制造的個性化和客制化等特點(diǎn)，面向增材制造的數(shù)字化云工廠和智能化管理平臺可以助力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的客戶定制化下單、生產(chǎn)工廠優(yōu)化選擇和零庫存管理。9)對打印工藝和質(zhì)量的要求進(jìn)一步提升隨著增材制造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，目前增材制造已跨越原型件試制階段，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到批量化生產(chǎn)中，相應(yīng)的對打印工藝和產(chǎn)品質(zhì)量提出了更多的要求，如避免打印過程的熱變形和局部過熱造成的缺陷，實(shí)現(xiàn)少支撐和無支撐打印等越來越多的成為行業(yè)的普遍要求。10)結(jié)合增材制造技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)增材制造作為一種新型綠色制造技術(shù)，需要通過產(chǎn)品設(shè)計、工藝和管理的優(yōu)化進(jìn)一步助力國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。8增材制造發(fā)展概述2國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2.1

增材制造的廣泛應(yīng)用......................................................................................增材制造作為一種革命性的生產(chǎn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。這種技術(shù)最初在高附加值的高端制造業(yè)中得到應(yīng)用，如大型通用機(jī)械、航空航天以及醫(yī)療制造等，如今已經(jīng)成為這些行業(yè)不可或缺的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)。而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，增材制造的應(yīng)用邊界正在迅速擴(kuò)展，逐步開始在汽車制造和消費(fèi)電子等新興領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用潛力。2.1.1通用機(jī)械領(lǐng)域在通用機(jī)械領(lǐng)域，增材制造技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜機(jī)械部件的生產(chǎn)制造，如燃?xì)廨啓C(jī)的熱端部件、換熱器和液壓系統(tǒng)等。西門子、GE等國際知名企業(yè)已經(jīng)將燃?xì)廨啓C(jī)的增材制造生產(chǎn)技術(shù)引入中國，并協(xié)助構(gòu)建了核心零部件的供應(yīng)商體系，促進(jìn)了我國燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)向高端化的轉(zhuǎn)型升級。展望未來，預(yù)計到

2024年中國燃?xì)廨啓C(jī)市場的規(guī)模將超過

1000億元人民幣，其中增材制造打印的零部件價值將占到總額的

5%至

10%。隨著技術(shù)的引進(jìn)和國產(chǎn)化布局的深入，通用機(jī)械領(lǐng)域的增材制造市場前景將更加廣闊。圖

2.1增材制造技術(shù)在工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備上的應(yīng)用案例9國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2.1.2航空航天領(lǐng)域在航空航天領(lǐng)域，增材制造技術(shù)的應(yīng)用場景十分豐富，已初步進(jìn)入批量化使用階段。利用增材制造技術(shù)加工的金屬部件已經(jīng)批量應(yīng)用于各型飛機(jī)、無人機(jī)、高推比航空發(fā)動機(jī)、新型衛(wèi)星等國家重點(diǎn)工程。與傳統(tǒng)加工方式相比，增材制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)部件的拓?fù)錅p重優(yōu)化并提升性能，同時提高材料使用率，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜部件一體成型，縮短生產(chǎn)周期。展望未來，隨著中國航天事業(yè)的快速發(fā)展，航空航天行業(yè)的增材制造服務(wù)市場規(guī)模也將穩(wěn)步增長，預(yù)計到2024年可達(dá)到26億元人民幣。隨著增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系的完善和技術(shù)的進(jìn)步，市場規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。2.1.3醫(yī)療領(lǐng)域在醫(yī)療領(lǐng)域,增材制造技術(shù)的應(yīng)用正快速增長，覆蓋了手術(shù)和診斷輔助、植入體和假肢制造、藥物研發(fā)到生物組織模型制作等多個領(lǐng)域。在手術(shù)和診斷方面，增材制造技術(shù)提供了立體直觀、可觸摸的信息，促進(jìn)了醫(yī)、工、患之間的交流，縮短了手術(shù)時間，降低了費(fèi)用，并提高了診療水平。齒科領(lǐng)域是增材制造技術(shù)較為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域之一，特別是在制備復(fù)雜且高度定制化的高價值小型產(chǎn)品方面，如金屬牙冠，口腔支架等的制作。10國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽userid:529794,docid:172672,date:2024-08-22,2.1.4汽車領(lǐng)域在汽車制造領(lǐng)域，增材制造技術(shù)已逐步應(yīng)用于研發(fā)設(shè)計、夾具制造、直接零件生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。在研發(fā)設(shè)計方面，增材制造極大地縮短了研發(fā)周期并提高了設(shè)計效率，包括寶馬、奔馳在內(nèi)的車企已經(jīng)開始積極嘗試增材制造技術(shù)。在工裝夾具方面，增材制造提供了一種快速且成本效益高的生產(chǎn)方法，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速小批量工具定制，降低成本并縮短產(chǎn)品上市時間。在直接制造零件產(chǎn)品方面，目前還局限于部分高端汽車品牌。展望未來，隨著技術(shù)及成本優(yōu)勢的提升，預(yù)計增材制造技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將得到進(jìn)一步擴(kuò)展。2.1.5消費(fèi)電子領(lǐng)域在消費(fèi)電子領(lǐng)域，增材制造在輕量化和一體化設(shè)計中展現(xiàn)了獨(dú)特優(yōu)勢。近年來，折疊屏手機(jī)逆勢增長，2022-2023年出貨量同比增長達(dá)到

154%，預(yù)計未來將繼續(xù)保持高速增長，出貨量有望超過

550萬臺。折疊屏手機(jī)中的鉸鏈、中框結(jié)構(gòu)往往采用鈦合金材料，在傳統(tǒng)加工方式的條件下，其加工良率遠(yuǎn)低于主流的鋁合金材料，鈦合金手機(jī)中框整體良品率約為

30%-40%，鋁合金中框?yàn)?/p>

80%；加工時間約為鋁合金的

3-4倍。而

3D打印技術(shù)的引入有望有效提升鈦合金中框良品率，顯著降低加工時間，隨著更大規(guī)模生產(chǎn)將更具成本效益。展望未來，3D打印技術(shù)在消費(fèi)電子行業(yè)，尤其是在折疊屏手機(jī)制造中的應(yīng)用前景廣闊，預(yù)計將隨著市場需求的增長而進(jìn)一步擴(kuò)大其市場規(guī)模和影響力。圖

2.2增材制造技術(shù)在消費(fèi)電子領(lǐng)域應(yīng)用案例11國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2.2

全球增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述............................................................................2.2.1市場規(guī)模增材制造從原型制造向終端制造邁進(jìn)，行業(yè)進(jìn)入快速成長期。2015年后，隨著金屬

3D打印工業(yè)化進(jìn)程的加快，增材制造技術(shù)正在從原型樣件的小批量定制化生產(chǎn)技術(shù)向零部件最終制造的批量化生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)變。根據(jù)《WohlersReport2023》，2022年全球增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)

180億美元，增長率為

18.3%，已經(jīng)連續(xù)二十五年保持兩位數(shù)增速。得益于下游航空航天、模具和牙科等產(chǎn)業(yè)的旺盛需求，中國增材制造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模從

2012年的

10億元左右增長到

2023年的

400億元，年均復(fù)合增長率超過

30%，預(yù)計

2024-2027年我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望從

400億元增長至

1000億元。圖

2.32019-2023年全球及中國增材制造市場規(guī)模及增速2.2.2區(qū)域布局增材制造技術(shù)，作為催生第四次工業(yè)革命的顛覆性技術(shù)之一，已被全球先進(jìn)國家視為智能制造的關(guān)鍵技術(shù)，以美國、德國為首的世界工業(yè)強(qiáng)國紛紛將其提升至國家戰(zhàn)略層面，制定相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略和推動措施。如美國科技政策辦公室(OSTP)發(fā)布的《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略(NSAM)》中多次提及增材制造，并強(qiáng)調(diào)了工藝優(yōu)化、過程監(jiān)測、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、新材料開發(fā)和智能制造平臺融合的重要性。德國則通過《高技術(shù)戰(zhàn)略

2020》和《國家工業(yè)戰(zhàn)略

2030》等規(guī)劃，明確表示大力研發(fā)金屬增材制造技術(shù)等新興先進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。圖

2.42023年全球

3D打印市場格局從全球產(chǎn)業(yè)布局看，增材制造產(chǎn)業(yè)主要集中在北美、亞太和歐洲三個地區(qū)，基本形成美歐主導(dǎo)，亞太追趕的態(tài)勢。截至

2023年底

3個地區(qū)累計裝機(jī)量占全球

90％以上。其中北美是最大的增材制造市場，其

3D打印設(shè)備銷售收入占全球

36.14%。歐洲為第二大市場，其設(shè)備銷售收入占全球總增材制造收入的

30.40%。亞太地區(qū)以

26.41%的市場份額位居第三。12國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2.3

國內(nèi)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述

............................................................................經(jīng)過多年發(fā)展，我國的增材制造行業(yè)已經(jīng)初步建立了涵蓋

3D打印材料、工藝、裝備技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。其中打印設(shè)備和服務(wù)占據(jù)增材制造行業(yè)近

80%的市場份額。從產(chǎn)業(yè)鏈價值量分布看，中游的金屬

3D打印設(shè)備、3D打印服務(wù)及部分核心器件如振鏡盈利能力較強(qiáng)，而上游激光器和中游的非金屬3D打印設(shè)備則競爭激烈，毛利率較低。我國增材制造產(chǎn)業(yè)在空間布局上初步形成以京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心，中西部地區(qū)為紐帶的增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的空間格局。圖

2.52023年中國增材制造產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域營收占比陜西：鉑力特、寶鈦股份、斯瑞新材等北京：有研新材、金橙子、北礦科技等山東：威高骨科、國瓷材料、凱盛新材江蘇：銀邦股份、隆達(dá)股份、博遷新材安徽：應(yīng)流股份、楚江新材、大富科技上海：中國東航、永利股份、中洲特材湖北：華工科技、華中數(shù)控、銳科激光浙江：海正生材、亞廈股份、屹通新材江西：國泰集團(tuán)、悅安新材、海源復(fù)材湖南：華曙高科、藍(lán)思科技、華民股份廣東：邁普醫(yī)學(xué)、高樂股份、南風(fēng)股份圖

2.6全國增材制造企業(yè)區(qū)域分布圖13國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2.4

國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展對比

......................................................................................中國在增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已初步建立了從

3D

打印金屬材料、工藝、裝備技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的全鏈條技術(shù)創(chuàng)新體系，整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，特別是在高性能復(fù)雜大型金屬承力構(gòu)件增材制造等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域已達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國航空航天、動力能源等領(lǐng)域的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。隨著增材制造設(shè)備國產(chǎn)化水平的提升和規(guī)模效益的逐步顯現(xiàn)，中國增材制造產(chǎn)業(yè)有望在全球產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)更加重要的地位。以激光粉末床金屬

3D

打印機(jī)為例，鉑力特、華曙高科、易加三維等國內(nèi)代表企業(yè)已經(jīng)能夠自主研發(fā)并生產(chǎn)具有國際競爭力的增材制造設(shè)備和材料，其推出的一系列高性能激光粉末床金屬

3D

打印機(jī)設(shè)備，不僅夠打印出尺寸更大、精度更高、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的構(gòu)件，同時設(shè)備和原材料的綜合成本也遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品，如設(shè)備價格為進(jìn)口設(shè)備的三分之一，金屬粉末材料的成本為進(jìn)口材料的四分之一，這使得中國增材制造企業(yè)具備明顯的成本優(yōu)勢。盡管中國增材制造產(chǎn)業(yè)總體已處于國際先進(jìn)水平，但與美歐等發(fā)達(dá)國家相比，中國在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵工藝技術(shù)及高端裝備的可靠性與穩(wěn)定性上仍有差距。尤其是在高質(zhì)量激光器、電子槍、掃描振鏡等關(guān)鍵部件的研發(fā)上，中國與國際先進(jìn)水平相比尚顯不足。在科技論文與專利產(chǎn)出方面，美、日、德等國繼續(xù)保持其增材制造原創(chuàng)專利的重要地位，而中國在核心技術(shù)創(chuàng)新能力上尚需加強(qiáng)，產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同機(jī)制尚未有效形成。此外，中國增材制造技術(shù)的應(yīng)用范圍相對有限，主要集中在航空航天、模具和牙科等產(chǎn)業(yè)，與歐美國家相比，后者在技術(shù)和應(yīng)用方面更為均衡，且已實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的貫通。與歐美等國家相比，中國在系統(tǒng)級創(chuàng)新設(shè)計和規(guī)?；I(yè)應(yīng)用方面仍存在顯著差距，面對當(dāng)下的國際競爭態(tài)勢和國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)將聚焦于技術(shù)創(chuàng)新和智能化升級，依托互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，建立集模型設(shè)計、工藝規(guī)劃、虛擬制造（數(shù)字雙胞胎）、智能制造、產(chǎn)品性能評估為一體的一站式解決方案。同時，基于開放式數(shù)控系統(tǒng)，面向增材制造的端到端設(shè)計建造開發(fā)平臺的研發(fā)，將涵蓋從概念、設(shè)計、制造到車間操作及自動化的所有過程，突破現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)瓶頸。14國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽為實(shí)現(xiàn)發(fā)展水平的全面提升，中國增材制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)聚焦以下關(guān)鍵領(lǐng)域：面向增材制造的產(chǎn)品多尺度一體化正向設(shè)計基于正向設(shè)計思維的創(chuàng)成式設(shè)計能夠徹底釋放增材制造工藝所帶來的價值，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝手段無法制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計，比如復(fù)雜內(nèi)外曲面結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣胞元結(jié)構(gòu)設(shè)計、多零件融合一體化制造等，打破了原有正向設(shè)計中工藝約束的瓶頸，從而形成顛覆式創(chuàng)新。通過探索應(yīng)用面向增材制造技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的創(chuàng)新設(shè)計方法可以為最終滿足工業(yè)化產(chǎn)品所需的高性能、低成本、快交期和可維護(hù)的目標(biāo)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，而與之相匹配的數(shù)字化設(shè)計工作流程模板又可以為企業(yè)產(chǎn)品快速創(chuàng)新和迭代提供有效的保證。圖

2.7面向增材制造的多尺度一體化創(chuàng)新設(shè)計以西門子為例，通過

NX軟件完整的端到端產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字雙胞胎技術(shù)，可以快速建立面向增材制造工藝中基于性能驅(qū)動的創(chuàng)新產(chǎn)品概念設(shè)計，進(jìn)而對于特定零部件服役工況，借助仿真驅(qū)動的優(yōu)化設(shè)計方法，形成可部署的設(shè)計

-仿真

-優(yōu)化

-驗(yàn)證的閉環(huán)設(shè)計系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)從“制造決定設(shè)計”向“功能引領(lǐng)設(shè)計”企業(yè)服務(wù)能力的轉(zhuǎn)型與升級。多物理場多尺度協(xié)同仿真優(yōu)化設(shè)計仿真驅(qū)動的的優(yōu)化設(shè)計作為正向設(shè)計的核心技術(shù)，將會引領(lǐng)中國產(chǎn)品設(shè)計的革命。目前仿真工具方法已從單場模擬到多場模擬日漸成熟，但考慮到熱器件新型結(jié)構(gòu)的多尺度特性，需要建立不同不同尺度下的仿真模型以實(shí)現(xiàn)有效的優(yōu)化迭代。15國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽圖

2.8增材制造的過程仿真與變形補(bǔ)充優(yōu)化基于數(shù)字孿生的增材制造端到端的過程控制為了解決增材制造的控形控性難題，國外更加強(qiáng)調(diào)通過創(chuàng)建包含打印零件、支撐結(jié)構(gòu)和粉末的打印工作臺的多尺度多物理場數(shù)字化雙胞胎模型，模擬整個打印工藝過程，提前預(yù)測可能出現(xiàn)的零件變形并自動進(jìn)行變形補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)設(shè)備打印策略的自動優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)增材制造的“首件打印即成功”，可以大幅減少物理樣品打印失敗概率，同時大幅度地減少打印成本。進(jìn)一步，通過對于打印過程由于掃描路徑引起的局部過熱的準(zhǔn)確預(yù)測，可以實(shí)現(xiàn)對于激光路徑和工藝參數(shù)等打印策略的自動優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)面向不同打印設(shè)備、材料和格式文件的通用優(yōu)化工具，針對具體產(chǎn)品幾何特征和激光掃描策略，通過基于自動優(yōu)化算法的一鍵優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)選區(qū)激光熔化技術(shù)工藝的少支撐或者無支撐打印，為增材制造設(shè)計開啟了更高的自由度。結(jié)合在線監(jiān)控的增材制造閉環(huán)控制系統(tǒng)增材制造工藝由于本身的層層堆積的工作原理導(dǎo)致加工時間較長，通常一個部件打印時間長達(dá)幾天甚至幾周時間，增材制造過程復(fù)雜影響因素眾多，在打印過程中，諸如粉末分布不均與或者粘結(jié)劑分布不均勻、飛濺、熱能量不足以及氣孔等的存在會導(dǎo)致在每一層都出現(xiàn)缺陷而影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高增材制造技術(shù)在工業(yè)中的認(rèn)可度和進(jìn)一步的提高其應(yīng)用范圍，需要著力提高制造過程的可重復(fù)性、可控性和可追溯性。16國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽結(jié)合在線監(jiān)控的增材制造閉環(huán)控制系統(tǒng)增材制造工藝由于本身的層層堆積的工作原理導(dǎo)致加工時間較長，通常一個部件打印時間長達(dá)幾天甚至幾周時間，增材制造過程復(fù)雜影響因素眾多，在打印過程中，諸如粉末分布不均與或者粘結(jié)劑分布不均勻、飛濺、熱能量不足以及氣孔等的存在會導(dǎo)致在每一層都出現(xiàn)缺陷而影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高增材制造技術(shù)在工業(yè)中的認(rèn)可度和進(jìn)一步的提高其應(yīng)用范圍，需要著力提高制造過程的可重復(fù)性、可控性和可追溯性。圖

2.9基于云

-邊

-端協(xié)同的增材制造粉末床在線監(jiān)控技術(shù)為此，需要對于增材設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行全流程監(jiān)測和閉環(huán)控制，通過提高在線監(jiān)測探測的能力，并結(jié)合人工智能等方式提高對異常行為、現(xiàn)象的識別和分類能力實(shí)現(xiàn)打印過程的實(shí)時閉環(huán)控制，助于減少和免除在構(gòu)建后進(jìn)行的檢測或破壞性測試，確保增材制造的產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定度。面向工業(yè)化應(yīng)用的增材制造智能管理基于增材制造從定制化到小規(guī)模、批產(chǎn)化的需求轉(zhuǎn)變，特別涉及到民用年產(chǎn)百萬件級別的應(yīng)用，即低成本、高效率和一致性成為關(guān)鍵的考慮因素。在硬件方面，除了打印設(shè)備本身外，更重要的是通過自動化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)增材制造工藝和傳統(tǒng)減材工藝優(yōu)勢的結(jié)合、實(shí)現(xiàn)增材制造前后端（例如自動化清粉和去支撐技術(shù)等）的一體化集成，提高增材制造全流程的自動化、智能化；在軟件層面，通過工業(yè)軟件平臺實(shí)現(xiàn)增材制造端到端的全流程管理，結(jié)合云制造、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)及其他基于工業(yè)

4.0的智能集成系統(tǒng)，大力促進(jìn)增材制造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。圖

2.10增材制造的數(shù)字化管理17國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽面向全生命周期的綠色制造增材制造技術(shù)通過減少產(chǎn)品所需材料和降低能源消耗

,避免了有害的輔助工藝，具有良好的環(huán)境特性。結(jié)合增材制造的一體化設(shè)計，可以提供產(chǎn)品綠色設(shè)計與制造一體化集成應(yīng)用方案，實(shí)現(xiàn)按照綠色設(shè)計理念，運(yùn)用產(chǎn)品生命周期評價方法，采用模塊化、仿真化、集成化和高可靠性等綠色設(shè)計工具，對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行綠色再設(shè)計、對新產(chǎn)品進(jìn)行綠色創(chuàng)新設(shè)計、對服務(wù)模式進(jìn)行綠色優(yōu)化設(shè)計，通過產(chǎn)品綠色設(shè)計拉動綠色制造工藝技術(shù)一體化提升，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期資源能源消耗和環(huán)境負(fù)荷最小的目標(biāo)。通過綜合考慮從合金材料選擇、粉末材料制備、打印過程、后處理、粉末回收以及產(chǎn)品使用和回收處理等增材制造產(chǎn)品全生命周期過程所涉及的環(huán)境影響，結(jié)合全生命周期評價模型（LCA）綜合評價增材制造技術(shù)相對于傳統(tǒng)工藝對于環(huán)境影響，特別是節(jié)能減排的貢獻(xiàn)。進(jìn)一步結(jié)合增材制造的一體化設(shè)計和增材制造工藝數(shù)字化雙胞胎仿真技術(shù)，通過設(shè)計與仿真優(yōu)化，減少產(chǎn)品加工過程中的原材料、能源和保護(hù)氣體的使用量，同時通過產(chǎn)品性能優(yōu)化提高產(chǎn)品綜合性能減少使用過程中的能源消耗?；跀?shù)字化的快速認(rèn)證通過模擬與仿真計算技術(shù)，研究打印凝固物理過程中瞬態(tài)溫度場、熔池幾何結(jié)構(gòu)、冷卻速率等參數(shù)的分布，建立增材制造數(shù)字雙胞胎模型，建立打印工藝參數(shù)和產(chǎn)品微觀組織結(jié)構(gòu)，微觀組織和材料特性，材料特性和產(chǎn)品性能等直接的關(guān)系，用數(shù)字世界的模擬實(shí)驗(yàn)將取代物理實(shí)驗(yàn)，大大節(jié)約所需時間和經(jīng)濟(jì)成本。圖

2.11增材制造的全生命周期管理與評估結(jié)合在線監(jiān)測技術(shù)，通過實(shí)驗(yàn)和仿真過程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，建立起包括材料數(shù)據(jù)、過程參數(shù)、測試數(shù)據(jù)和產(chǎn)品認(rèn)證數(shù)據(jù)等基于產(chǎn)品全生命周期的增材制造材料數(shù)據(jù)庫。基于數(shù)據(jù)庫開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，并開發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的材料微觀組織定量化工具，建立起基于理論模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動的雙認(rèn)證主線，以實(shí)現(xiàn)增材制造全生命周期的快速認(rèn)證技術(shù)，為不同環(huán)節(jié)的工程師提供簡潔有效的數(shù)據(jù)和應(yīng)用工具，以加速產(chǎn)品的認(rèn)證。18國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽3深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議3.1

產(chǎn)業(yè)概況.......................................................................................................在增材制造研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等方面，深圳已初步形成建模系統(tǒng)、材料、設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)的增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈，形成了一定的產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)。增材制造企業(yè)主要集中在醫(yī)療健康、文化創(chuàng)意、電子信息、航空航天等領(lǐng)域，形成了以維示泰克、光華偉業(yè)為代表的增材制造材料研發(fā)企業(yè)，以光韻達(dá)、創(chuàng)想三維、縱維立方、摩方新材料、極光爾沃為代表的增材制造設(shè)備制造企業(yè)，以光韻達(dá)、易尚展示為代表的增材制造應(yīng)用與服務(wù)商。同時，深圳擁有南方科技大學(xué)、深圳大學(xué)、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等一批創(chuàng)新能力較強(qiáng)的高校院所，較好地為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供了源頭技術(shù)保障。?在組織建設(shè)方面，深圳建立了以行業(yè)協(xié)會為紐帶，以創(chuàng)新載體為依托的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)深圳在

2014

年成立了

3D

打印協(xié)會，并陸續(xù)建設(shè)了廣東省先進(jìn)激光制造粉末材料與裝備工程技術(shù)研究中心、廣東省激光精密制造創(chuàng)新應(yīng)用工程技術(shù)研究中心、深圳市3D打印制造業(yè)創(chuàng)新中心等創(chuàng)新載體，借助省、市企業(yè)技術(shù)中心等創(chuàng)新平臺，積極探索建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育培訓(xùn)中心、推廣應(yīng)用中心等，加強(qiáng)各行業(yè)在增材制造關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)與應(yīng)用推廣的合作。?在產(chǎn)業(yè)政策方面，深圳市將增材制造列為高端制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，接連頒布多項(xiàng)專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃深圳先后發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)實(shí)施方案的通知》《深圳市培育發(fā)展激光與增材制造產(chǎn)業(yè)集群行動計劃（2022-2025

年）》及《深圳市關(guān)于推動工業(yè)母機(jī)、智能機(jī)器人、激光與增材制造、精密儀器設(shè)備四個產(chǎn)業(yè)集群高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》，提出加快推動增材制造等先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大并成為支柱產(chǎn)業(yè)，面向生物醫(yī)療、電子制造、航空航天、汽車、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域應(yīng)用需求，形成覆蓋產(chǎn)品設(shè)計、材料、關(guān)鍵部件、裝備及應(yīng)用等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，有力支撐高端制造和精密制造，持續(xù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展。?在人才培育方面，近年來深圳市加大高端裝備制造學(xué)科建設(shè)力度深大、南科大、深圳技術(shù)大學(xué)、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院、深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、香港中文大學(xué)

(

深圳）、哈爾濱工業(yè)大學(xué)

(

深圳）、中山大學(xué)深圳校區(qū)、清華大學(xué)深圳國際研究生院紛紛開設(shè)激光與增材制造相關(guān)學(xué)科專業(yè)。雖然近年來布局了一批相關(guān)學(xué)科，但總體上來說，高端裝備制造領(lǐng)域仍是我市高校學(xué)科發(fā)展較為薄弱的環(huán)節(jié)，學(xué)科發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不相適應(yīng)，在工業(yè)母機(jī)、激光與增材制造、精密儀器設(shè)備領(lǐng)域布局的學(xué)科數(shù)量偏少。19深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議3.2

布局方向.......................................................................................................在加快建設(shè)國際科技、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的進(jìn)程中，深圳正啟動新一輪創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略布局。深圳制造業(yè)以創(chuàng)新變革為主特征，政策端不斷著力推動創(chuàng)新生態(tài)再優(yōu)化、創(chuàng)新能力再突破、創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)再升級。在創(chuàng)新推動發(fā)展的大環(huán)境下，深圳為提升高端制造、精密制造、智能制造水平，大力支持制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)，推動傳統(tǒng)制造迅速轉(zhuǎn)型升級，提升制造業(yè)核心競爭力。增材制造作為傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)之一，在一定程度上改變了傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式，推動著傳統(tǒng)制造業(yè)加快向智能化、高效化方向轉(zhuǎn)變。深圳市制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分布特點(diǎn)主要有以下幾個方面：?以汽車電子信息、生物醫(yī)藥、新材料、高端裝備制造等為主要產(chǎn)業(yè)，形成了一批高端產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)?以小型企業(yè)為主，大量的中小企業(yè)在制造業(yè)中占據(jù)著重要地位?以高新技術(shù)為支撐，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級速度較快20深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議基于深圳市制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分布特點(diǎn)，增材制造技術(shù)可以在以下幾個方面進(jìn)行應(yīng)用和發(fā)展：3.2.1高端裝備制造領(lǐng)域應(yīng)用深圳的高端裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，增材制造技術(shù)可以為高端裝備制造提供高精度、高效率的零部件制造服務(wù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和制造效率。以模具為例，模具是“萬業(yè)之母”，廣泛應(yīng)用在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊領(lǐng)域中，中國、美國、日本、德國、韓國、意大利六國為全球主要的注塑模具和沖壓模具生產(chǎn)國，其中，中國的模具產(chǎn)值為世界之最。但目前模具行業(yè)隨著國際競爭加劇和市場全球化，產(chǎn)品迭代加快，多品種、小批量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)成為模具行業(yè)的主要圖

3.1基于增材制造技術(shù)的隨形冷卻模具類產(chǎn)品方式，這要求制造商要不斷縮短模具設(shè)計制造周期，降低制造成本，提高使用效率。增材制造技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)模具制造過程中所遇到的復(fù)雜難加工零件問題，如內(nèi)腔、導(dǎo)向槽等，從而實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、精細(xì)的模具結(jié)構(gòu)；結(jié)合增材制造技術(shù)在模具類產(chǎn)品中最直接顯著的應(yīng)用即是隨形冷卻流道的一體制造，如下圖

3.1所示。隨形冷卻技術(shù)是通過內(nèi)部設(shè)置隨形冷卻通道，從而實(shí)現(xiàn)更加均勻、快速的冷卻。增材制造方式可以使冷卻通道擺脫傳統(tǒng)交叉鉆孔的限制，讓內(nèi)部冷卻流道更靠近模具的表面，并有平滑過渡，從而實(shí)現(xiàn)更高的冷卻效率和更低的流動壓阻。3.2.2生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用深圳的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，增材制造技術(shù)可以為生物醫(yī)藥領(lǐng)域提供定制化、高精度的醫(yī)療器械和人體組織模型等服務(wù)，促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新和醫(yī)療器械研發(fā)。個性化精準(zhǔn)醫(yī)療是增材制造定制化產(chǎn)品應(yīng)用的“藍(lán)?！鳖I(lǐng)域，基于增材制造技術(shù)體系，可制造基于多種材料、具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的個性化、定制化醫(yī)療器械和植入物，減少手術(shù)時間和患者恢復(fù)時間，降低醫(yī)療成本。傳統(tǒng)的醫(yī)療器械、植入物、手術(shù)導(dǎo)板及康復(fù)工具通常都是標(biāo)準(zhǔn)化的，無法滿足不同患者的個性化需求。而增材制造技術(shù)可以根據(jù)患者的特定需求和解剖結(jié)構(gòu)，制造出個性化的醫(yī)療器械和植入物，從而提高治療效果和手術(shù)成功率。如圖

3.2所示，面向特定個性化醫(yī)療產(chǎn)品的定制化數(shù)字化解決方案會是加速行業(yè)快速發(fā)展的助推器。圖

3.2基于增材制造技術(shù)的個性化精準(zhǔn)數(shù)字醫(yī)療產(chǎn)品價值鏈21深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議3.2.3汽車和電子信息領(lǐng)域應(yīng)用汽車和電子信息是深圳的支柱產(chǎn)業(yè)之一，增材制造技術(shù)可以為電子信息領(lǐng)域提供定制化、高精度的零部件制造服務(wù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。輕量化設(shè)計與制造是制造業(yè)的未來，其優(yōu)勢主要包括：一方面可實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品組件性能；另一方面可減少碳排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。輕量化設(shè)計是在不犧牲可靠性或功能的情況下減少組件中的材料量以降低其整體重量的行為。這在汽車和航空航天行業(yè)很常見，輕量化設(shè)計提高了燃油效率并提高了飛機(jī)和電動汽車的性能。圖

3.3輕量化設(shè)計基于增材制造技術(shù)的輕量化設(shè)計是一種正向設(shè)計方法，在“制造改變設(shè)計，仿真驅(qū)動設(shè)計”的理念指導(dǎo)下，通常會從拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計這一重要的概念設(shè)計方法出發(fā)。典型拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計主要有面向結(jié)構(gòu)場的變密度法和面向流場的伴隨優(yōu)化法，如圖

3.3所示，通過重新排布材料以獲得所需結(jié)構(gòu)特性同時還滿足規(guī)定的約束條件?；诟拍钤O(shè)計階段得到的產(chǎn)品幾何，進(jìn)行參數(shù)化解析重構(gòu)設(shè)計模型，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求與實(shí)際工況，定義優(yōu)化目標(biāo)與約束條件，選擇合適的優(yōu)化算法，結(jié)合設(shè)計性能分析與可制造性分析，對給定參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)計算，以得到最終設(shè)計。另一類重要的輕量化設(shè)計技術(shù)主要指顯隱式混合建模的晶格胞元設(shè)計，如圖

3.4所示。點(diǎn)陣或胞元結(jié)構(gòu)由于其在結(jié)構(gòu)、熱、電和光學(xué)性能方面具有的優(yōu)勢，以及作為潛在的輕量化材料而受到廣泛關(guān)注。增材制造技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計與制造具有高效性能的復(fù)雜點(diǎn)陣及胞元結(jié)構(gòu)帶來了新的思路與可能。點(diǎn)陣及胞元結(jié)構(gòu)的空間不均勻、梯度分布設(shè)計亦是提高性能的重要方式。圖

3.4顯隱式混合建模的晶格胞元設(shè)計22深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議換熱器與散熱器類熱管理產(chǎn)品對設(shè)備長效穩(wěn)定運(yùn)行起到關(guān)鍵作用，在汽車和電子領(lǐng)域的產(chǎn)品性能起著至關(guān)重要的作用，特別是隨著新能源汽車行業(yè)及

5G物聯(lián)網(wǎng)通訊行業(yè)的快速發(fā)展，目前國內(nèi)企業(yè)的熱管理方案已無法完全滿足市場需求，未來的熱管理方式將由目前自然冷卻和風(fēng)冷方案為主，并快速向液冷和直冷等方案升級，熱管理向著高效率、低能耗、精細(xì)化的趨勢發(fā)展，因此設(shè)計生產(chǎn)安全高效的專業(yè)熱管理系統(tǒng)成為必然趨勢。圖

3.5熱管理產(chǎn)品基于增材制造技術(shù)的設(shè)計流程針對增材制造技術(shù)特點(diǎn)，熱管理產(chǎn)品設(shè)計會綜合考慮多物理場拓?fù)鋬?yōu)化和仿生設(shè)計原理，再基于“白箱”與“灰箱”創(chuàng)成式算法由設(shè)計師選擇生成模型的策略、編寫算法；算法自動地生成模型；模型的選擇依需求分為主觀選擇和客觀選擇，通過人機(jī)交互判斷修改參數(shù)改變模型，觀察選擇，客觀選擇是根據(jù)客觀的設(shè)計目標(biāo)，結(jié)合仿真、優(yōu)化方法，由計算機(jī)自動完成的，而仿真、優(yōu)化過程本身也是通過算法實(shí)現(xiàn)的，因此，“優(yōu)秀設(shè)計”是和創(chuàng)成式的建模程序一體化完成的。通過對由增材制造工藝驅(qū)動的多尺度材料控制，可以實(shí)現(xiàn)特定產(chǎn)品功能的強(qiáng)化。在新能源車及

IOT工控通訊產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的狀況下，這類多尺度材料結(jié)構(gòu)有著非常廣泛的應(yīng)用前景，如集成式熱交換器

/散熱器、電池極板或電極。23深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議北方區(qū)東北區(qū)華東區(qū)鹽城華中區(qū)江蘇省鹽城市鹽都區(qū)華邦國際東廈A區(qū)2008室電話：(0515)88362680北京沈陽上海武漢北京市朝陽區(qū)望京中環(huán)南路7號電話：4006162020沈陽市沈河區(qū)青年大街1號市府恒隆廣場41層電話：(024)82518111上海楊浦區(qū)大連路500號西門子上海中心電話：4006162020湖北省武漢市武昌區(qū)中南路99號武漢保利大廈21樓2102室電話：(027)85486688昆山包頭江蘇省昆山市前進(jìn)東路399號臺協(xié)大廈1502室電話：(0512)55118321內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市昆區(qū)鋼鐵大街74號財富中心9層903室電話：(0472)5208860大連杭州合肥遼寧省大連市高新園區(qū)七賢嶺廣賢路117號電話：(0411)83699760浙江省杭州市西湖區(qū)杭大路15號嘉華國際商務(wù)中心1505室電話：(0571)87652999安徽省合肥市濉溪路278號財富廣場首座27層2701、2702室電話：(0551)65681299華南區(qū)濟(jì)南山東省濟(jì)南市舜耕路28號舜耕山莊商務(wù)會所5層電話：(0531)82666088長春寧波宜昌廣州吉林省長春市亞泰大街3218號通鋼國際大廈22層電話：(0431)88981100浙江省寧波市高新區(qū)翔云北路99號智慧園7號樓6樓604室電話：(0574)87855377湖北省宜昌市東山大道95號清江大廈2011室電話：(0717)6319033廣東省廣州市天河路208號天河城側(cè)粵海天河城大廈電話：(020)371822228-10層青島山東省青島市嶗山區(qū)仙霞嶺路29號國信金融中心T2棟7層708-710電話：(0532)85735888哈爾濱紹興長沙佛山黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)紅軍街15號奧威斯發(fā)展大廈30層A座電話：(0451)53009933浙江省紹興市越城區(qū)勝利東路375號鼎盛時代大廈1105室電話：(0575)88201306湖南省長沙市天心區(qū)湘江中路二段36號華遠(yuǎn)國際中心24樓2416室電話：(0731)84467770廣東省佛山市南海區(qū)燈湖東路1號166131友邦金融中心2座33樓

單元J煙臺電話：(0757)82326710山東省煙臺市芝罘區(qū)南大街9號煙臺金都大廈16層1606室電話：(0535)2121880溫州南昌華西區(qū)珠海浙江省溫州市車站大道577號財富中心1506室電話：(0577)86067091江西省南昌市紅谷灘區(qū)綠茵路129號聯(lián)發(fā)廣場2503室電話：(0791)86304866廣東省珠海市香洲區(qū)梅華西路號成都西藏大廈電話：(0756)3356135131303A層

號四川省成都市高新區(qū)天華二路219號天府軟件園C6棟1/2樓電話：(028)62387888淄博山東省淄博市張店區(qū)心環(huán)東路2號宏城金融中心22層2201室電話：(0533)2986660南京鄭州南寧江蘇省南京市中山路228號地鐵大廈18層電話：(025)84560550河南省鄭州市中原區(qū)中原中路220號裕達(dá)國貿(mào)中心寫字樓2506房間電話：(0371)67719110廣西省南寧市青秀區(qū)民族大道號重慶萬豪酒店

層朱槿廳25重慶市渝中區(qū)鄒容路68號大都會商廈18層1807-1811電話：(023)63828919濰坊電話：(0771)5520700山東省濰坊市高新區(qū)健康街富濰大廈A座1803電話：(0536)8221866揚(yáng)州深圳洛陽江蘇省揚(yáng)州市邗江區(qū)博物館路547號德馨大廈1508室電話：(0514)87894566河南省洛陽市澗西區(qū)西苑路6號友誼賓館512室電話：(0379)64683519深圳前海前灣

路前海嘉里中心1T1-5貴陽樓市場部(0755)26935188貴州省貴陽市南明區(qū)新華路126號富中國際廣場10樓E座電話：(