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增材制造產(chǎn)業(yè)在國家政策的大力支持下，發(fā)展迅速。在3D打印材料及裝備、增材制造工藝及裝備以及增材制造產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)制造相結(jié)合協(xié)同發(fā)展方面，國內(nèi)均取得了較大的突破。但是與歐美發(fā)達(dá)國家相比，中國增材制造產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展的起步階段，面臨著諸多的問題及挑戰(zhàn)。
1. 關(guān)鍵原材料依賴進(jìn)口
增材制造原料國內(nèi)雖有一定研究基礎(chǔ)，但批次穩(wěn)定性差，應(yīng)用有限，大部分尚需依賴進(jìn)口。目前，增材制造專用原料，特別是軍用特種金屬或陶瓷原料全部來自進(jìn)口。以美國為首的西方國家經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國將這些原料用于軍事領(lǐng)域后，馬上聯(lián)合歐洲相關(guān)公 司停止了向我國出口高質(zhì)量的增材制造專用原料。國內(nèi)自主開發(fā)的制粉裝備技術(shù)落后，價(jià)格高昂(上千萬元)、交期長(2年以上)，不能滿足3D打印粉體材料的大規(guī)模批產(chǎn)。為了滿足我國增材制造在重大領(lǐng)域的研制與生產(chǎn)任務(wù)，國內(nèi)只能以民用的名義進(jìn)行小批量的采購，采購周期長、途徑不穩(wěn)定，一次采購量受到限制且材料品種單一，未來采購也具有很大隱患，嚴(yán)重影響重大領(lǐng)域的型號攻關(guān)任務(wù)。據(jù)報(bào)道，國內(nèi)某航空配套企業(yè)為XX型飛機(jī)配套操作桿系統(tǒng)，由于進(jìn)口粉末受阻導(dǎo)致型號開發(fā)延誤，因此開發(fā)國產(chǎn)自制的球形金屬粉末尤為迫切。開展高質(zhì)量、低成本增材制造專用原料研制才能實(shí)現(xiàn)增材制造成形技術(shù)關(guān)鍵原料的完全自主保障，打破受制于人的局面。
2. 缺乏系統(tǒng)性應(yīng)用研究
大量關(guān)鍵異型構(gòu)件因受傳統(tǒng)制造工藝、裝配等制約，迫切需要采用增材制造成形技術(shù)進(jìn)行制造。設(shè)備方面，國內(nèi)成熟的工業(yè)級激光3D打印裝備，一方面成形尺寸小于800mm，很難滿足大尺寸零件的制造需求;另一方面還存在成形工藝少、成形效率低、應(yīng)用成本高等問題;工藝方面，增材制造工藝嚴(yán)格受到國外“閉源”控制，材料與裝備采取捆綁式銷售的方式;由于增材制造，特別是激光增材制造成形材料及結(jié)構(gòu)的組織、缺陷有其特殊性，常見的氣孔、未熔合、裂紋等缺陷的尺寸僅為微米量級，采用常規(guī)的方法較難檢測;另外，增材制造成形制件的組織特征及缺陷的類型、分布、尺寸等對綜合力學(xué)性能影響的研究和評價(jià)還缺乏系統(tǒng)性應(yīng)用研究，這些問題嚴(yán)重制約了增材制造成形技術(shù)的應(yīng)用。
3. 缺乏匹配的熱處理技術(shù)及裝備
金屬增材制造構(gòu)件后續(xù)熱處理被重視程度不高，基礎(chǔ)性研究幾乎沒有。關(guān)鍵構(gòu)件能否從根本上得到改性，很大程度上取決于熱處理技術(shù)及裝備。國內(nèi)企業(yè)從來都是“重冷輕熱”，在傳統(tǒng)工藝上對熱處理的研究就不夠透徹，更不用說針對增材制造構(gòu)件設(shè)計(jì)專用的熱處理制度。國內(nèi)增材制造企業(yè)迫切需要開展關(guān)乎組織性能調(diào)控的增材制造后處理制度及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，特別是后續(xù)熱等靜壓、開模鍛造等致密化處理以及后續(xù)熱處理工藝，從根本上解決增材制造構(gòu)件“力學(xué)性能達(dá)到鑄件水平，而達(dá)不到鍛件水平”和“高溫持久性能達(dá)到鍛件要求、而達(dá)不到鑄件要求”的尷尬局面。
4. 尚未形成全面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
繼2002年美國汽車工程師協(xié)會發(fā)布鈦合金標(biāo)準(zhǔn)《退火Ti-6Al-4V鈦合金激光沉積產(chǎn)品》以來，美國已經(jīng)陸續(xù)頒布了幾十項(xiàng)增材制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)幾乎涵蓋了粉末、打印工藝以及后處理的增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈涉及的范圍。反觀國內(nèi)，關(guān)于增材制造工藝過程中構(gòu)件組織形貌的表征、控制和認(rèn)證的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)仍為空白，構(gòu)件往往只能通過尺寸精度、致密度、力學(xué)性能等宏觀因素考察打印效果，缺乏微觀組織的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。另外，增材制造構(gòu)件需要進(jìn)行后續(xù)熱處理改善綜合性能已是行業(yè)共識，而目前所有針對增材制造構(gòu)件的熱處理制度依舊是沿用傳統(tǒng)鑄件或鍛件標(biāo)準(zhǔn)，根本無法完全適用于增材制造工藝，致使該技術(shù)的大范圍推廣應(yīng)用受到限制，沒有體現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)品優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和市場優(yōu)勢。
5. 創(chuàng)新平臺協(xié)同發(fā)展較弱
早在五年前，美國政府組織100余家單位、研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立了“國家增材制造創(chuàng)新中心”。反觀國內(nèi)，目前尚未建立有效的國家層面的增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺。大型企業(yè)、高等院校和科研院所各自為戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)鏈過于集中在中游(打印設(shè)備研發(fā))，研發(fā)主體單打獨(dú)斗未能形成合力的態(tài)勢，不利于增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展，亟待整合全國增材制造研發(fā)—生產(chǎn)—應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈資源，實(shí)現(xiàn)一體化的規(guī)模發(fā)展。
6. 專業(yè)人才匱乏
目前，國內(nèi)高等院校、職工技校等單位均未設(shè)置增材制造專業(yè)與相關(guān)學(xué)科，僅設(shè)立了科普性質(zhì)的“興趣課”或?qū)嵙?xí)。專業(yè)化人才缺乏，科研力量薄弱。人員結(jié)構(gòu)欠合理，綜合性人才的缺乏是影響增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。中國增材制造領(lǐng)域人才總 量不足，高端人才和專業(yè)人才偏少，學(xué)歷、技術(shù)職稱層次不高，與發(fā)達(dá)國家之間存在較大差距。
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