伴隨“中國制造2025”及“增材制造推進計劃”的出臺和實施，近幾年來，增材制造在全球迅速升溫，成為行業熱議和焦點之一，該技術已被廣泛應用于航空航天、汽車、醫療、金屬、模具等工業領域，更成為制造業向智能化快速轉型的核心加工要素。總體來說，工業化的增長以及對具有復雜設計的產品的需求提升推動了全球增材制造市場的快速發展。

增材制造技術通過獲取物體的3D打印模型，從而使具有復雜設計的產品在增材制造的幫助下輕易通過概念化手段，以更高的精度被打造出來。增材制造（3D打印）也被廣泛視為生產定制化產品的理想手段。

不同的技術可用于實現增材制造，如直寫成型、熔融沉積成型、光固化立體造型、電子束熔煉、選擇性熱燒結（SHS）、選擇性激光燒結（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）、直接金屬激光燒結、分層實體制造和粉床法等。

當前，汽車、制造、航空航天，食品飲料和醫療等行業的增長正加速全球增材制造市場的發酵。據預測，2016－2026年間，該市場的復合年增長率將達到18－22％。其中，牙科和醫療行業的增材制造需求將最為顯著。未來，3D打印或增材制造技術有望為零部件及成品設計提供更多用武之地。

市場收入方面，預計亞太地區的增材制造市場在預測期內將獲得顯著的年復合增長率。同時，汽車、醫療保健和制造等行業的增長將持續推動這一地區增材制造業的拓展。西歐和北美的市場預計也將大放異彩。

中國激光增材制造領域突破不止

這幾年，增材制造無疑是熱門詞兒。而激光增材制造技術也在多個行業破繭而出，逐漸嶄露頭角。在過去的2016年，我們欣喜地看到，中國激光增材制造領域已悄然迎來了多項突破性成果。首先，由華中科技大學曾曉雁教授領導的研究團隊完成的“大型金屬零件高效激光選區熔化增材制造關鍵技術與裝備”項目通過了湖北省科技廳成果鑒定。這一深度融合了信息和制造技術的激光3D打印技術，由4臺激光器同時掃描，是目前全球效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。項目攻克了多光束無縫拼接、4象限加工重合區制造質量控制等眾多技術難題，實現了大型復雜金屬零件的高效、高精成形。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術，成形效率比同類裝備高出20－40％。

其次，浙工大的姚建華教授帶領其團隊開發了一種 “超音速冷噴涂＋激光技術”的新型3D打印技術，3D打印與超音速冷噴涂技術創新融合發揮出超音速激光沉積技術結合冷噴涂和激光熔覆各自的優勢，在很大程度上攻破現有金屬零部件增材制造的技術瓶頸，為實現高端裝備關鍵零部件高效、優質、低成本及智能化增材制造提供了完整的解決方案。

那么，該技術在航空航天領域有哪些創新突破呢？中國航天科技集團利用激光同步送粉3D打印技術成功實現了長征五號火箭鈦合金芯級捆綁支座試驗件的快速研制，使該3D打印技術首次被應用于大型主承力部段關鍵構件。激光同步送粉3D打印技術不僅實現了難加工金屬材料的快速成形，也為箭體主承力部段的輕量化結構設計與制造提供了強有力的技術支撐。

無獨有偶，中國航天科工三院306所也采用融合了激光3D打印與梯度結構復合制造兩種工藝的激光3D打印技術試制出具有大溫度梯度一體化鈦合金結構進氣道試驗件，繼而實現了結構功能一體化零部件的設計與制造。

formnext 2016展上的那些激光增材制造技術

說完了國內，再來看看國外市場的動態吧！ 在2016年11月于法蘭克福舉行的精密成型及 3D 打印制造展formnext上，全球激光增材制造技術領域的領頭羊們也帶來了一系列頗具看點的產品，或將引領該技術在未來實現新一輪飛躍和突破。

例如，德國3D打印巨頭EOS首次展示了“EOS共享模塊”概念性產品，該模塊體系中的3D打印設備配置了四個可實現金屬零件規模化生產的激光器，結合系統和自動化的外部設備以及運輸物流模塊，可確保數臺金屬3D打印系統實現同步高效的運行，將直接金屬激光燒結（DMLS）技術融入工業生產。這一革新產品對當前全球生產商面臨的如何實現擴展式、自動化生產，以及如何將增材制造無縫整合到現有生產環境中的種種挑戰給出了完美的解決方案。

德國Concept Laser公司在集成式增材制造體系領域則進一步著力完善其“明日增材制造工廠（AM Factory Tomorrow）”的概念，遵循“工業4．0”，Concept laser的明日工廠涵蓋數字網絡系統，集成到生產環境和自動化等三個方面。公司推出的新機器架構精準詮釋了其“明日工廠”的設計理念：獨立的處理站可提供400 x 400 x 400 mm3 的結構空間和擁有1至4個激光器的多激光技術系統（激光源功率介于400W至1，000W），此外還將采用新型2軸涂層工藝來大幅縮短涂層處理時間。

Additive Industries的集成式增材制造系統MetalFab采用模塊化設計，基于多激光器的粉末床熔化3D打印是其核心工藝，系統還集成了自動化的熱處理、交換及存儲模塊。當前，該系統可加工鋼、鈦和鎳等金屬材料。據公司介紹，2017年該技術將被4家來自汽車制造和航空航天領域的歐洲企業引入其現有的制造體系中。

德國通快繼2015年推出了兩款金屬3D打印設備TruPrint 1000 和TruPrint 3000 后，又帶來了升級版的TruPrint 5000 3D設備。該系列采用了多激光器模式，每個激光器功率為500W。公司表示這些設備預計在1年后將進軍中國市場。

EOS共享模塊旨在實現金屬零件的規模化生產，并能通過擴展式、自動化生產，與現有生產環境無縫整合。

葡萄牙機床制造商Adira則推出了全球首款大型平鋪激光熔融金屬3D打印機。其亮點是把粉末床熔融、直接金屬沉積3D打印，以及金屬板材激光切割技術融合在一臺機器上，為眾多新應用開辟了疆土。

華曙高科與Prodways合作開發的ProMakerP4500 3D打印機則是基于選擇性激光燒結3D打印技術，配有先進的高速數字掃描系統和大型的構建平臺，提高了打印對象的構建速率，以滿足工業生產的需求。

展望未來：亟需攻破的技術瓶頸知多少？

為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006－2020 年）》和《中國制造 2025》等提出的任務，國家重點研發計劃啟動實施2017“增材制造與激光制造”重點專項，其勾勒出該領域未來的總體目標：突破增材制造與激光制造的基礎理論，取得原創性技術成果，超前部署研發下一代技術；攻克增材制造的核心元器件和關鍵工藝技術，研發高可靠長壽命激光器核心功能部件、國產先進激光器，研制高端激光制造工藝裝備；到 2020 年，基本形成我國增材制造與激光制造的技術創新體系與產業體系互動發展的良好局面，促進傳統制造業轉型升級。

就激光制造而言，未來應盡快開展以下重點研究內容，使增材制造與激光制造能支撐高端制造業發展。

● 超快激光微納制造機理及新方法

面向國家級新能源、航空航天等領域重大需求和新型功能器件制造，建立超快激光與材料相互作用多尺度理論與觀測體系，從電子層面理解光場調控下微納加工的新現象和新效應； 研究超快激光時域／空域分布對電子動態和材料性質調控的加工新方法和前沿應用，設計若干具有重大應用前景的新型微納功能器件。

● 制造用大功率光纖激光器

針對激光制造／增材制造裝備需求，開發傳輸組件、功率合束器等大功率光纖激光關鍵器件；開展光束質量控制、光譜控制、多路光纖激光功率合成等關鍵技術研究；發展工業化大功率光纖激光器系統集成和模塊化組裝技術。

● 制造用紫外激光器

開發紫外激光元器件加工工藝，解決抗損傷紫外晶體等光學元件產品化挑戰；研究工業激光器數值設計與仿真方法，研究高功率紫外激光器的制造技術和工業化解決方案；構建紫外激光器性能驗證的加工工藝平臺。

● 硬脆材料的激光高效加工裝備

研究硬脆材料的微結構成形機理及工藝方法、激光高效精密制造技術及表面質量控制方法；攻克激光脈沖調制、光束穩定性控制、多軸運動協同等技術；研制高精度高速掃描振鏡等激光制造用元器件。

● 復雜微細結構的激光加工與測量技術及裝備

研究微細激光光束聚焦機理及激光掃描方法；突破激光衍射極限的高深寬比納米結構的激光加工技術；研究超細激光制造過程監測和加工質量控制方法；開發超細激光聚焦加工樣機及質量檢測設備。

● 大型構件的激光高效清洗裝備

研究激光對材料涂層、污物及微小顆粒等作用的物理機制及激光清洗方法；開發針對大型構件高效激光清洗、復雜構件選區清洗成套裝備技術。