本重点专项总体目标是：突破增材制造与激光制造的基础理论，取得原创性技术成果，超前部署研发下一代技术;攻克增材制造的核心元器件和关键工艺技术，研制相关重点工艺装备;突破激光制造中的关键技术，研发高可靠长寿命激光器核心功能部件、国产先进激光器，研制高端激光制造工艺装备;并实现产业化应用示范;到2020年，基本形成我国增材制造与激光制造的技术创新体系与产业体系互动发展的良好局面，促进传统制造业转型升级，支撑我国高端制造业发展。

本重点专项按照“围绕产业链，部署创新链”的要求，从增材制造与激光制造的基础理论与前沿技术、关键工艺与装备、创新应用与示范三个层次，围绕增材制造与激光制造两个方向，共部署10个重点研究任务。专项实施周期为5年(2016-2020年)。

 增材制造

1.1基于增材制造的智能仿生结构设计技术(基础前沿类)

研究内容：探索形状记忆材料增材制造新原理和新工艺，形成与制造工艺匹配的改性技术和专用材料;研究形状记忆材料增材制造结构的智能变形行为，揭示从成形材料组织、性能、功能到制品行为的映射规律;发展基于形状记忆材料增材制造的智能仿生结构设计技术，在满足系统轻量化、功能融合等要求下，实现包括精确智能变形在内的功能和效能提升;以生物医疗、航空航天、汽车等领域的复杂结构及传感器或作动器等为目标开展功能应用验证。

考核指标：形状记忆材料在增材制造工艺中功能参数损失不超过5%，非金属成形结构可调变形量不小于40%，金属结构可调变形量不小于8%;系统体积降低50%以上，智能形变效能提升15%以上。

1.2大功率高精度数字式扫描电子枪系统(重大共性关键技术类)

研究内容：面向金属粉末床增材制造工艺需求，提升电子枪的使用寿命，研发电子加速与束流强度的精确控制技术，提高电源的可靠性和加速电压的稳定性;研究适于选区熔化的电子光学设计及高精度数字式扫描系统，提高束斑质量和扫描精度;研发阵列式电子枪系统，扩大电子束精确扫描的范围;研发电子枪运行状态的监控和自诊断、自恢复技术，提高其运行的可靠性。

考核指标：单电子枪功率不小于3kW，最小束斑直径200μm;扫描范围不小于400mm´400mm，精度优于100μm;电子枪系统无故障工作时间大于200小时;在电子束增材制造装备中得到应用验证。

1.3面向增材制造的模型处理以及工艺规划软件系统(重大共性关键技术类)

研究内容：适用于各种增材制造技术的普适性数字模型处理方法;针对数字模型的高效切片算法;增材制造典型结构件的高效路径规划算法;工艺仿真优化工具软件。

考核指标：建立普适性的模型处理软件，可自动生成不少于5种工艺支撑和不少于5种点阵结构;GB级数字模型切片时间不大于30分钟;适用于3种以上主流增材制造工艺的高效路径规划算法，能够自动识别增材制造模型工艺特征不少于5种，GB级数字模型自动工艺路径规划时间不大于1小时;开发不少于三种以上主流增材制造工艺(包括金属和非金属)的仿真优化工具软件。

1.4高负载旋转件增材制造技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：针对动力、能源等领域的叶片、叶盘、叶轮等高负载(高转速与高温)旋转件的增材制造需求，研究：基于增材制造的旋转件结构优化设计方法;旋转件增材制造工艺特性及组织和性能调控技术;高预热温度激光选区熔化增材制造装备;增材制造旋转件后续热处理、精整加工、检测与综合评价技术。

考核指标：增材制造旋转件综合力学性能(包括疲劳、断裂韧性和高温蠕变性能)满足相关产品设计要求，中低温旋转件性能与锻件性能相当，高温转动件性能不低于铸件;粉末床预热温度达到600℃以上的激光选区熔化增材制造装备;建立相关的结构设计、增材制造工艺、检测与评价体系及标准与规范。

1.5微纳结构增材制造工艺与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：研究复杂三维微纳结构增材制造新原理和新工艺，研发与微纳结构增材制造工艺匹配的成形材料体系，实现功能化的微纳结构与宏观结构同步制造，开发微纳增材制造装备样机;以微机电系统、传感器、微纳光学，精密医疗器件等为应用对象，开展器件制造应用实验，形成具有重大应用前景的新型功能器件原型，实现具有微纳特征的三维结构与功能一体化制造。

考核指标：层厚精度优于2μm，表面粗糙度Ra优于300nm;制造范围不小于100×100×50mm;实验应用器件不少于5类;形成材料、工艺、装备等规范或标准。

1.6可降解个性化植入物的增材制造技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：可降解生物材料的增材制造设备、工艺与植入物个性化设计软件;与增材制造工艺匹配的可降解材料;个性化可降解医学植入物设计原理、增材制造和临床试验应用研究。

考核指标：设备加工尺寸不小于300´300´300mm，制作精度不低于0.05mm;满足制造工艺的可降解材料5种以上，制作过程满足植入物安全规范，产品通过安全性评价，符合外科植入物国家/行业标准;植入物降解后达到组织的功能再生，临床试验 40例以上。

1.7 多细胞精准3D打印技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：多细胞体系的3D打印设备和细胞存活维持系统;细胞与基质材料一体化的生物打印墨水体系;以复杂人体组织和器官为对象的药物模型和动物试验研究。

考核指标：设备加工尺寸不小于300´300´200mm，保证85%以上细胞存活不小于10天;满足打印工艺的细胞材料(生物墨水)10种以上，材料与设备达到生物安全标准，药物和动物实验各20例以上;建立多组织与器官的打印工艺规范，满足国家生物医学安全相关规范或标准。

1.8高性能聚合物材料医疗植入物增材制造技术(重大共性关键技术类)

研究内容：聚醚醚酮等高性能聚合物材料医疗植入物增材制造技术;适用医疗植入要求的聚合物材料增材制造材料体系;增材制造聚合物医疗植入物临床试验应用。

考核指标：制作精度优于0.05mm，达到医疗植入标准的聚合物材料(粉料或线材)4种以上;制件拉伸力学性能不低于90MPa，产品通过安全性评价，符合外科植入物国家/行业标准，完成动物实验;临床试验40例以上。

1.9移动式增材修复与再制造技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：针对交通、动力、能源、石化等大型高价值装备的快速现场维修需求，研究：现场增材修复与再制造工艺与装备;针对现场增材修复与再制造的快速三维测量、数模分析、成形策略、数模分层及路径规划软件;零件现场可修复性与再制造性的定性和定量评价方法;适用于现场增材制造维修的集约化材料设计;现场热处理及后续加工策略;修复件无损检测与服役寿命预测，以及性能评价和考核。

考核指标：移动式增材修复与再制造装备功率不大于20kW，沉积效率不小于150cm3/h(以钛合金为参考)，可修复零件尺寸不小于3m;工艺装备满足陆运、海运、空运等运输条件和现场作业的环境要求，运输到工作地点后工作准备时间小于0.5h;集约化材料修复和再制造后综合力学性能不低于原件性能的80%;建立现场增材修复与再制造的标准与规范，在国家重大工程中应用。

1.10 增材制造件后续电化学精整加工的整体制造策略与工艺技术(重大共性关键技术类)

研究内容：针对现有金属增材制造技术难以同时兼顾高效率和高精度制造的瓶颈问题，研究兼备高效率和高精度的增材制造与电化学精整加工的整体最佳制造策略与工艺技术，建立增材制造金属零件结构特征、材料组织、应力状态与电化学精整加工的工艺匹配关系。

考核指标：最终制造件单方向尺寸不小于500mm，尺寸精度优于±0.05mm，表面粗糙度优于Ra 1.6μm;同等加工精度条件下整体制造效率较采用铣削方法精整加工提高3倍以上(以镍基高温合金为参考);具备成形加工空间曲面、凸台、孔等复杂结构的能力;建立相关的标准与规范，实现钛合金、高温合金等典型产品在国家重大工程中应用。

1.11在传统制造结构件上增材制造精细结构(重大共性关键技术类)

研究内容：针对现有金属增材制造技术难以兼顾高效率和低成本制造的瓶颈问题，研究：在锻件上增材制造局部精细结构;在机械加工件上增材制造局部精细结构;在铸件上增材制造局部精细结构。

考核指标：可在包括镍基高温合金、钛合金、铝合金和钢类合金的传统制造结构件上增材制造精细结构;复合制造的整体结构件不低于原件的综合力学性能;较传统制造方法效率提升一倍，成本降低30%以上;建立相关的工艺数据库和标准与规范。

1.12金属增材制造的高频超声检测技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：不同时、空调制下，超声激励方法在金属增材制件中激发超声的作用机理和规律;增材制造的材料组织、冶金缺陷、应力状态与高频超声的相互作用规律、数据分析与特征提取方法;高抗干扰性的在线及离线的非接触式高频超声测量方法与装备技术。

考核指标：研制出可对增材制造过程实时在线检测及对增材制造完成后的结构件进行检测的非接触式高频超声检测装备和数据处理软件，实现对钛合金、合金钢、铝合金、高温合金等材料增材制造件的在线及离线无损检测;检测盲区≤0.1mm，可检测缺陷的分辨率优于0.1mm，扫描速度≥5mm/s，可检测晶粒度≤50μm;建立金属増材制造构件高频超声检测的规范和标准。

1.13 基于Web环境的消费级3D打印在线处理服务技术应用示范(应用示范类)

研究内容：针对消费级3D打印应用的并发性高、价格敏感性高、个性化要求高以及用户专业化程度低的特点，研究：基于Web的轻量化在线建模技术;超大规模三维数据并行处理技术;个人消费级的3D打印物体精准彩色上色技术。

考核指标：建模软件可在iOS、安卓、Windows等用户终端上运行，支持1000人并发;支持总量10亿级面片的超大规模三维模型的并行生成、切片;三维物体上色表面误差≤2mm;实现项目研发技术在创新创意产业的应用示范，软件销售2000套以上。

1.14高强铝合金增材制造技术在大型客机制造中的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对国产大型客机高强铝合金结构件，研究：基于增材制造工艺的大型客机结构件优化设计方法;批量化增材制造的工艺稳定性和性能评价;基于增材制造工艺的专用高强铝合金设计许用值;民机适航条款符合性验证方法以及可靠性评价方法;基于增材制造的大型客机“材料-设计-工艺-检测-评价”全流程技术体系。

考核指标：建立满足适航审定要求的整套制造工艺、材料及评价体系文件;在保持同等刚度并满足相关服役要求的基础上相对传统制造方案实现减重10%，制造周期缩短20%;使用增材制造技术批量生产典型铝合金零件并装机应用，零件的主要性能离散度小于5%;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.15增材制造支撑动力装备设计、制造和维修全流程优化的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对航空发动机和燃气轮机等动力装备，研究基于增材制造的创新设计、快速研发、高性能制造和快速维修全流程优化技术，并进行应用示范，包括：面向系统级、性能优先的功能集成化设计;新产品研发的快速迭代技术;高性能、高效率和经济可行的增材制造技术;高性能快速外场维修技术。

考核指标：建立动力装备系统级架构到典型功能部件的基于增材制造的创新设计方法、标准规范、制造工艺数据库及评价体系，形成轻重量、高性能、长寿命、高可靠、集约化、外场快速维修等先进的设计与制造技术特征;系统级架构组成结构件数量减少30%以上，减重30%以上，效能提升20%以上，研发周期缩短50%以上;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.16增材制造技术在船舶和机械制造领域的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对船舶和机械制造领域的国家重点工程任务，或其它量大面广、经济效益显著的应用需求，进行高效率低成本增材制造技术的应用示范研究，综合应用各种增材制造技术及其与传统制造技术相结合的方法，研究：基于增材制造的结构优化设计;高效率、低成本的制造方法;后处理技术与分析检测技术;增材制造零、部件的性能、效率与成本的综合评价。

考核指标：相对于传统制造技术，在性能相当或更优的同时，制造效率提升50%以上、成本降低50%以上;建立设计方法、制造工艺规范及评价标准的成套体系;在国家重点工程任务中或量大面广经济效益显著的应用领域实现不少于5例工程试用，包括大于4m以上大尺寸构件;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.17增材制造陶瓷铸型在熔模精密铸造中的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对高端装备领域高性能、精密复杂结构铸件采用传统熔模精密铸造工艺存在的质量不稳定和生产周期长的问题，开展增材制造整体结构陶瓷铸型(模壳与型芯一体化增材制造)的应用示范研究，包括：陶瓷铸型结构设计;陶瓷材料优化设计;陶瓷铸型的增材制造;增材制造陶瓷铸型熔模精密铸造全流程工艺技术;陶瓷型高温性能、精度、制造效率与成本的综合评价;在国家重大工程任务中开展应用示范。

考核指标：1500℃铸型抗弯强度≥15MPa，成形相对精度优于0.2%;实现复杂结构高性能零件精密铸造，铸件不合格率相对于传统技术降低50%;实现国家重大工程任务中5种以上关键铸件的示范应用;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.18高性能聚合物零部件增材制造技术的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对航空航天、汽车、船舶等领域高性能复杂结构聚合物零部件的制造需求，在优化设计、高性能聚合物材料、增材制造装备、工艺、环境适用性和环保性、性能检测与质量评价方法等方面开展系统的增材制造示范应用，实现显著缩短制造周期，降低制造成本的产业化应用目标。

考核指标：零部件制作精度和性能满足工程应用要求，单件制造周期相对于传统制造工艺缩短80%，材料节省50%，综合成本降低20%;建立4-5种应用材料体系、制造工艺规范和质量评价标准;100种以上零部件进入工程应用;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.19砂型3D打印支撑的智能铸造产业化应用示范(应用示范类)

研究内容：针对传统铸造业绿色化和智能化转型的国家重大需求，进行砂型3D打印支撑的智能铸造产业化应用示范研究，包括：作为智能铸造车间核心单元的砂型3D打印生产线;砂型3D打印应用于智能铸造的全流程工艺技术;3D打印砂型在工业规模智能化铸造生产中的应用示范。

考核指标：打印效率≥350L/h，砂型合格率≥98%;大于50种及1000吨铸件的智能铸造应用示范，铸件尺寸精度提升1~2级，产品交付周期缩短50%;支持高效高精度3D打印大型砂模和复杂砂芯的全流程工艺规范和标准;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.20 口腔修复体3D打印应用示范(应用示范类)

研究内容：面向口腔修复开展3D打印技术应用示范，研究满足口腔修复体力学性能和精度需要的材料以及3D打印工艺，建立从牙齿数字三维数据高精度测量、口腔修复体设计、3D高精度打印以及功能匹配评价的系统应用，形成高效低成本的口腔修复应用系统。

考核指标：口腔修复体制作效率提高一倍，精度满足临床应用要求，成本降低50%，建立相关的质量测评规范，并取得医疗器械产品注册证;在不少于20家口腔医院或诊所获得应用，应用示范案例1000个以上;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.21个性化医学假肢与肢具的增材制造应用示范(应用示范类)

研究内容：以假肢、肢具、矫正器等个性化康复与治疗为目标，进行增材制造技术应用示范，建立三维测量和个性化设计、增材制造、适用评估和临床应用系统。

考核指标：相对现有技术制造时间缩短50%以上，成本降低50%以上;建立制作和医疗应用规范，产品符合相关标准并获得市场准入，在5个医院建立应用示范单位，个性化应用案例200例以上; 应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.22 个性化医疗功能模型3D打印技术应用(应用示范类)

研究内容：开展复杂人体组织器官手术规划和技能培训的3D打印功能模型应用示范，显著提高人体复杂模型3D打印的色彩精准性、影像对比度、质感及功能拟人化程度，推动多组织器官功能模型的大规模应用。

考核指标：应用功能模型15种以上，功能材料20种以上，缩短手术时间2/3以上;应用案例1000例以上，培训500人以上;建立人体组织功能模型材料与工艺规范、质量控制规范;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

 激光制造

2.1飞秒激光精密制造应用基础研究(基础前沿类)

研究内容：面向信息、新能源、交通、医疗等领域中的国家重大需求和国民经济主战场中核心结构关键制造挑战，搭建飞秒激光与材料相互作用的亚飞秒时间分辨率检测系统，揭示加工中的调控规律;调控加工中的物理化学过程，发展飞秒激光共振吸收等微纳加工新方法;解决高深径比微孔、高保真集成量子门、新型高温振动传感器等制造技术瓶颈，开发飞秒激光制造装备，解决相关制造挑战，实现重大应用。

考核指标：超快检测系统时间分辨率<0.2fs;研制飞秒激光制造装备1套;解决不少于2项国家重大工程中关键制造难题并获重要应用：实现≥300:1深径比微孔(以直径小于2μm考核)、3-5比特集成量子逻辑门的制备等。

2.2面向制造业的大功率半导体激光器(重大共性关键技术类)

研究内容：开展双微通道散热、热沉、大功率多光束合成、光纤耦合、光束整形等关键技术及半导体激光器失效机制等研究，突破芯片腔面特殊处理技术与工艺、大功率半导体激光器制造、集成、封装、测试及可靠性等国产化、批量化生产技术。

考核指标：研制高功率高性能半导体激光单管和激光巴条;研制输出功率2kW@100μm高亮度光纤耦合模块;研制输出功率20kW@600μm的系列化长寿命光纤输出半导体激光器;实现≥2kW@100μm光纤耦合模块销售不少于100台，实现≥20kW@600μm光纤耦合系统销售不少于50台。在增材制造/激光制造装备上进行应用示范。

2.3微纳结构激光跨尺度制造工艺与装备(共性关键技术)

研究内容：研究激光与材料相互作用的物质瞬态弛豫过程，探索激光诱导自组干涉微纳结构的调控机制，研究微细结构、功能阵列微孔高效制造、减阻功能微结构制造新方法，突破宏-微-纳跨尺度激光纳米级加工中运动基准与驱动系统存在的耦合干扰问题，攻克光束零位漂移补偿与激光器参数优化控制等关键技术，开发成套装备。

考核指标：瞄准航空航天高速飞行器、电子制造等领域，研制1类激光微结构跨尺度制造装备;最小线宽≤20nm，实现三维光子集成器件制造;实现减反功能阵列微群孔制造，透过率增加量≥10%;实现减阻面积≥1000cm2微纳结构功能表面制造，阻力系数减小≥10%。实现不少于3类具有重大应用前景的跨尺度微纳功能器件制造。

2.4基于衍射光学元件的激光并行制造工艺及装备(重大共性关键技术类)

研究内容：探索激光与纤维类复合材料的相互作用机理，研究基于衍射光学元件的激光并行制造新方法，研究并行激光加工智能监测及反馈系统，研究激光并行制造成套装备技术。

考核指标：瞄准交通运输、能源以及电子制造等领域，优先采用国产激光器，开发不少于2类高端激光并行制造装备，分光光束大于20束，加工精度优于10μm，各并行光束能量稳定性优于1%，进行工程应用。

2.5激光高精度快速复合制造工艺与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：研究激光与多种制造方法的复合(如等离子体、机械等)协同制造技术，攻克精密表面的高分辨检测与激光制造同步技术，高效率低缺陷激光复合加工技术，探索多物理量复合技术以及激光复合制造过程原位检测技术和质量控制方法，开发激光复合制造装备。

考核指标：瞄准航空、新能源等领域，开发不少于2类激光复合制造装备，具备加工多种高精度复杂图案的能力，加工精度≤0.2μm，最高线加工速度≥20cm/s，开发出满足上述加工精度的高分辨同工位检测装置，检测精度≤0.2μm。

2.6激光精密切割技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：探索IC领域激光高效窄槽切割新方法，研究先进精密零件曲面高精度选择性区域雕刻等制造技术，攻克电光调制等精密控制、界面强度激光检测等关键技术，研究宏微跨尺度激光加工和先进封装工艺，开发激光加工成套装备。

考核指标：面向IC、航天等领域，开发不少于2类精密切割制造装备，切割缝宽≤25μm，芯片先进封装切割质量界面强度激光检测模块装置(测量重复精度≤5%);深度精度优于0.3μm，Ra优于0.1μm。获得实际应用。

2.7 大型薄壁构件激光焊接技术应用示范(应用示范类)

研究内容：针对大型薄壁金属构件，研究高安全和高质量要求的激光焊接工艺、激光焊接机理与焊缝的主要失效行为、激光焊缝跟踪定位技术及焊接变形控制技术，研究高可靠性成套装备技术。考核指标：研制不少于3类激光焊接成套设备和焊接工艺。大型薄壁构件连续焊缝长度≥3500mm，厚度≤0.8mm，焊接变形量≤±0.1mm，焊缝性能满足相关行业具体要求，建立焊接工艺数据库，形成工艺规范和标准，在核电、航空、高铁、船舶等领域，进行不少于20台套激光焊接的示范应用。

2.8厚板、中厚板激光焊接技术应用示范(应用示范类)

研究内容：针对厚板(厚度≥70mm)、圆周中厚板(厚度≥8mm)金属管材，探索激光焊接和激光电弧复合焊接新方法，设计集激光焊与电弧焊于一体的复合焊炬;研究焊缝缺陷形成机理及其检测与控制技术、热应力调控技术、焊接精度控制技术，以及激光/电弧复合焊接系统的运动控制技术。完成系统激光器起停及输出功率的变化、弧焊参数的变化等控制任务，研究高可靠性成套装备技术。

考核指标：研制不少于2类激光焊接、激光复合焊接成套设备与焊接工艺。厚板连续焊缝长度≥5000mm，圆周中厚板焊缝长度≥2000mm;对完成圆周中厚板的激光电弧复合焊焊缝进行力学性能试验，满足API 1104要求。建立工艺规范和标准。并在核电、航空航天、交通运输、能源、海洋、石油化工等领域内，进行不少于20台套的示范应用。

2.9 激光金属制孔技术应用示范(应用示范类)

研究内容：研究圆孔激光精细制造新方法和高精度装夹与自适应定位技术，攻克光束高速制孔扫描、喷孔等空腔零件加工对壁防伤等关键技术，探索激光加工工艺参数与小孔加工质量、倒锥孔精度控制、制造效率的关联性，开发激光制孔成套装备。

考核指标：优先采用国产激光器，开发关键零件激光制孔成套设备，孔径范围：25μm-800μm(全覆盖)，孔径精度≤1μm，最大深径比20:1，建立工艺规范和标准，瞄准车辆等领域，进行不少于20台套激光金属制孔装备的示范应用。

来源：中华人民共和国科学技术部

科技部之前在2016年还发布了“新能源汽车”等14个重点专项2017年度项目申报指南。为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《中国制造2025》等提出的任务，国家重点研发计划启动实施“增材制造与激光制造”重点专项并发布了2017年度项目申报指南。

本期，3D科学谷与谷友重点解读科技部“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划的通知对3D打印有哪些支持？

 生产型制造走向服务型制造的趋势

1．智能正成为制造业的关键要素

越来越多的制造企业通过应用嵌入式软件、微电子、互联网、物联网等信息技术，提升产品智能化程度和研发设计、生产制造、经营管理的智能化水平，打造高端产品和装备，占据产业制高点。同时，制造装备控制技术的极大提高，使制造装备的自诊断、自维护、自恢复成为现实，并将推动制造装备向智能化阶段迈进。

2．服务促进产业模式变革，重塑制造业价值链

在同质化竞争和供大于求的全球市场环境下，制造业产业价值链的高端向研发和产品运营维护等服务生命周期转移，更多的制造企业成为提供产品、服务、支持、自我服务和知识的综合体。服务与制造相互渗透融合，从生产型制造走向服务型制造是大势所趋，产业模式向“定制化的规模生产”和“服务型生产”转变特征明显。

3．可持续发展成为制造业与自然、社会协调的重要主题

绿色发展理念逐步成为共识，激励制造企业开始重视绿色技术在产品研发设计、生产制造、销售服务和回收利用等产品全生命周期中的应用，创新高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺和装备，不断降低资源消耗和环境影响，实现企业经济效益和社会效益的协调优化，符合经济社会可持续发展的低碳环保和循环利用要求。

4．制造大数据和平台成为高附加值增值服务的重要支撑

工业大数据是制造企业高附加值增值服务的来源，制造企业全业务数据化在对制造系统数据采集和分析形成业务数据闭环的基础上，将有效支撑企业制造过程优化和经营管理决策，促进企业对市场、用户的精准供给和企业间的资源分享利用，从而打造智慧企业，并为消费者、用户以及企业自身创造显著的增量价值。

 重点任务

（一）增材制造

重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在航空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用，引领增材制造产业发展。形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系，结合重大需求开展应用示范，具备开展大规模产业化应用的技术基础。

1．增材制造控形控性的科学基础

探索增材制造自由成形过程的成形几何精度、成形效率、材料组织结构与性能的形成规律与关键影响因素和控制方法，为提升增材制造工艺技术和装备设计水平提供坚实的科学支撑，并为形成重大原创性增材制造新技术提供科学指引。

2．基于增材制造的结构优化设计技术

发展基于增材制造工艺特性，融合力学、物理与化学多种功能的结构优化设计技术，为结构整体化、轻量化、高性能化和满足声、光、电、磁、热等多功能化提供设计方法和设计软件，支撑我国高端装备的自主创新设计和跨越式技术发展。

3．增材制造专用材料制备技术

基于增材制造的工艺特性和应用需求，开展增材制造专用金属和非金属材料的设计与制备技术研究，最大限度地发挥增材制造技术优势，大幅度拓展增材制造的产业化应用领域。

4．增材制造的核心装备设计与制造技术

针对激光/电子束选区熔化、激光选区烧结、高能束金属沉积成形、光固化、激光沉积打印、微滴喷射3D打印、熔融沉积造型等已经展示重大产业化应用价值的增材制造技术，开展相关装备设计与制造技术的深入研究，占据增材制造产业价值链的高端。

5．评价体系与标准建设

研究制定增材制造的材料标准、设计标准、工艺标准、装备标准、检测标准、数据标准和服务标准等7个方面的标准体系，为增材制造的广泛产业化应用奠定基础，并显著增强我国增材制造技术的国际竞争力。

（二）激光制造

面向航空航天、高端装备、电子制造、新能源、新材料、医疗仪器等战略新兴产业的迫切需求，实现高端产业激光制造装备的自主开发，形成激光制造的完整产业体系，促进我国激光制造技术与产业升级，大幅提升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力。

1．激光与材料的相互作用机理

面向航空航天、新能源、电子制造、医疗等领域的国家重大需求，探索激光与材料相互作用的复杂物化过程，研究超快激光制造的新原理、新方法、新应用。开展大功率激光/短波长激光与材料相互作用机理、高精高效制造方法等方面的研究，掌握激光高品质表面制造、精细制造、极端微结构、高精高效制造等制造机制与实现方法。

2．激光器与核心功能部件

研究激光器动力学，掌握激光晶体/光学晶体、半导体激光芯片等激光器关键功能部件的国产化。针对高端制造用激光器的迫切需求，开展工业化光纤/半导体大功率激光器制造技术、工业化超快（飞秒、皮秒）激光器制造技术、工业化短（紫外、深紫外）波长激光器制造技术等方面的研究，开展激光器标准建设，实现高性能激光器及核心关键部件的国产化与产业化。

3．复杂构件表面的激光精细制造技术与装备

研究激光表面精细制造、激光清洗、激光抛光等核心技术，探索器件表面功能性结构的激光高质、高效制造机理与新技术，研究关键构件表面微结构成形机理与实现方法，并掌握激光光束路径规划及高速扫描、激光制造装备在线监测与补偿、激光制造过程精密在线检测等装备关键技术，开发航空航天、微电子、生物医疗等领域典型复杂构件的激光精密加工技术与装备，提升国产激光制造技术与装备的竞争力。

4．大功率激光高效制造技术与装备

研究特殊工况下的激光制造机理与失效行为，突破大型构件激光制造装备的设计制造技术瓶颈，攻克大型构件定位、质量在线检测等关键技术，研究激光切割、激光打孔、激光冲击强化、激光焊接以及激光复合制造等关键技术，开发面向飞机、船舶、高铁等大型构件制造中的高端激光制造技术、装备与标准。

5．先进激光精密微细制造技术与装备

针对航空航天、微电子、新型微小航空器件、光子集成器件等领域，突破激光衍射极限的纳米尺度制造、复杂微纳操纵及激光纳米连接、激光光束整形与协同控制等关键技术，开发硬脆材料高效精密制造、异种材料的激光高性能连接制造、极端微纳结构精细制造等技术与装备，并设计和加工若干具有重大应用前景的新型功能器件。

 3D科学谷解读

在增材制造的发展目标中，大规模产业化应用是被提及次数最多的关键词。这与3D打印以往给人以打印一些原型的印象大不相同。另外，以前提到智能制造，基本上会以提到机器人和高端机床为主，增材制造为辅，而此次将增材制造放在了重点任务的第一位，3D科学谷认为这更加体现了科技部对增材制造的高度重视。

那么产业化的机会在哪里？请参考3D科学谷发布的系列白皮书。

<3D科学谷汽车、航空航天、医疗系列白皮书>

<3D打印模具的应用、趋势、供应链白皮书>

<3D打印与首饰行业白皮书>

<3D打印与骨科植入物白皮书>

<3D打印与牙科行业白皮书>

如何判断是否具有产业化机遇潜力? 3D科学谷认为首先要尊重增材制造的技术特点，其次要围绕着应用端出发。为了避免大量的弯路，这两点是关键。

技术特点：复杂性是免费的

传统的减材制造是从一块毛坯料开始的，减材制造对设计带来的局限要求通过几十年严格的规则和指导已经占据了设计师的大脑。增材制造思维只能通过快节奏的方法迅速刷新设计师的思路，通过快速训练和重新审视他们的设计来切换到为增材制造而设计的轨道上。重要的是设计师需要认识到，虽然增材制造的“复杂性是免费的”，仍然有很多限制因素需要考虑，这就需要增材制造的指导方针，包括对成本、时间和质量的考虑。

从应用出发

这就意味着你需要做一个传统加工方式与增材制造加工方式的比较，举一个例子，拿意大利Aidro Hydraulic来说，他们曾经服务过一家企业客户，客户当时的要求制造出少量堆叠式的减压阀。该阀体的传统标准品由镀锌钢铁制成，在需求数量少的情况下使用传统加工方式的成本相对昂贵，并且交期较长。

Aidro Hydraulic针对这个减压阀，对减材制造技术和增材制造技术各自的优势分析如下：

从这个对比图中我们可以看到，Aidro Hydraulic 推出金属3D打印液压产品的原因不仅是为了应对客户的小批量生产需求。当使用金属3D打印技术时，Aidro Hydraulic的设计师在进行产品设计时也获得了更大的空间，这有助于提升液压系统的性能。Aidro Hydraulic 针对增材制造技术对减压阀进行了重新设计，设计的结果是阀体的重量减少60%，阀体的结构壁与原始阀体相比拥有相当的力学性能。此外，Aidro Hydraulic用250bar的压力对金属3D打印的阀体进行了测试，测试结果达到传统阀体的水平。

由上面的案例我们可以体会到，增材制造的好处可以从两个方向来理解-一个是生产效益，另一个是综合效益。生产效益专注于制造过程，包括减少材料消耗，缩短交货时间，最小的模具成本，降低装配成本和自动化的影响。而综合效益是指在使用通过增材制造出来的产品的过程中，来自如减轻重量带来的燃油效益，更高的性能和可靠性，更长的寿命收益，更快的新产品推出，市场相应速度，减少库存以及更好的适应性和更具吸引力的产品附加值等等。

而通常在谈到增材制造的时候，不论是制造业还是增材制造行业本身都容易过于关注生产效益，而忽略了综合效益。而增材制造的价值台阶：原型与模具，备品备件，复杂零件，创新产品，在不同的台阶中生产效益的价值或许相似，然而综合效益的价值却是随着台阶的升高而越来越大。

不管是传统行业引进增材制造技术，还是增材制造行业要延伸本身的技术和服务水平，都可以按照3D科学谷的增材制造价值台阶结合自身的资源和优势先进行战略上的布局。

在这个过程中，深刻理解3D打印所能创造的价值是最重要的：

此外，我们还可以借鉴国外的做法。拿德国帕德伯恩大学直接制造研究中心(DMRC)来说，DMRC的作用就象科技孵化器，他们把来自增材制造产业链的资源包括打印材料、打印机、软件对接起来，结合自身以及其他几家高校联盟的科研能力为市场的需求提供打包式的解决方案。

在如何确定是否引入3D打印技术以及如何发挥3D打印技术的潜力方面，DMRC提供三方面的指导，包括通过市场细分来寻找潜力应用，确定产品，以及商业模式规划。

Step 1. 在进入3D打印领域的时候，需要避免盲目进入，必须要做的功课是了解自身的优势，包括客户、渠道、技术能力等，通过市场细分来确定潜力应用。有些3D打印的应用看起来是非常具有吸引力的，但是企业必须要了解想抓住这些具有吸引力的应用需要具备什么样的自身条件，需要做哪些准备，这些准备需要花费多少时间和金钱，你是否承担得起这些准备。最终，企业需要“砍”掉很多并不适合自己的领域。在这里，3D科学谷认为盲目“抢风口”的心态不可取。

Step 2. 不管是决定通过3D打印技术来进行产品生产还是提供服务，最主要的任务都不是找到哪些富有创意的产品想法，而是找到最适合的。新的产品要诞生需要与企业的主营业务是契合的，并且为了新产品的诞生，企业需要确立相关的技术和市场准备，包括寻找合适的合作伙伴。在这里，3D科学谷特别提示：符合企业未来发展规划的产品最值得追求并付出努力。例如空客的仿生力学结构舱，该结构舱符合空客为飞机减重的目标，3D打印的仿生结构带来材料使用率和力学性能的良好结合，这与空客未来规划是相辅相成的。

Step 3. 绝不是像“生个二胎”这么简单！！！3D打印对当前的价值链，制造复杂性甚至是企业的竞争力都会带来一定程度的改变。3D打印对生产，供应链管理，工程和生产计划与控制都会产生影响，企业需要决定如何改变组织架构以应对这一影响。

此外，科技部科技部“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划的通知所示重点任务的第十二项与3D打印息息相关。3D科学谷认为这是西方国家在增材制造领域与当前我国拉开差距的一大领域，包括西门子、达索、欧特克等软件公司都在这一领域，配合3D打印的特点推出了解决方案及平台。以下为科技部“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划的通知原文部分：

（十一）网络协同制造

以推进互联网与制造业、服务与制造融合发展为主线，以重塑制造业技术体系、生产模式、产业形态和价值链以及促进制造业转型升级为目标，探索一批引领发展的制造与服务新模式，突破一批网络协同制造理论、关键技术与标准，研发一批“互联网+”协同制造工业软件，创建一批“互联网+”制造服务平台。

1．网络协同制造模式与理论

围绕推进互联网与制造业、服务业与制造业融合发展以及打造智慧企业的创新需求，探索云制造等网络协同制造新模式；研究智慧空间与工业大数据、服务型制造与制造服务融合等前沿理论；研发与构建产品全生命周期制造服务融合、多模式智能供应链、服务价值链协同、多学科支撑的工业大数据精准分析、在线运维与预测运营等核心模型与关键技术。为重塑制造业技术体系、产业形态和价值链提供理论支撑。

2．“互联网+”协同制造工业软件

围绕基于互联网的协同制造服务新模式，面向创新设计、企业经营与资源管理、产品全生命周期制造服务以及工业云、工业大数据、工业互联网等平台系统的构建，研发复杂产品全数字化优化和仿真、产品全生命周期/服务生命周期管理、资源管理与智能供应链协同、基于OT的智能服务、工业大数据分析等平台系统与软件，形成“互联网+”协同制造工业软件系统，支撑网络协同制造创新发展。

3．基于“互联网+”的创新设计

探索支撑制造业要素资源共享互联及社会力量参与互动的研发设计新模式；攻克“互联网+”环境下设计资源共享、研发设计价值链协同以及众创空间构建新技术；研发支持云制造的设计资源共享与协同创新平台、典型行业众创服务平台以及制造业产品众包设计服务平台。推进制造业从“企业创新”到“众创众包”的发展转变。

4．资源管理与智能供应链

攻克“互联网+”环境下基于工业云与工业大数据的企业经营管理及资源集成共享技术、智能供应链协同与精准服务技术；研发制造核心企业和第三方服务商主导的多模式制造企业经营管理与资源集成共享云平台、智能供应链管理集成平台与产业价值链协同云平台；构建企业制造资源协同空间。推动从“企业运行”向价值链“协同运营”转变。

5．产品全生命周期制造服务

攻克制造服务价值链重构、产品服务生命周期管理、在线运维与预测运营等关键技术；研发产品服务生命周期集成管理平台、制造服务价值链协同云服务平台以及高端装备智能预测与精准服务云平台；打造制造与服务融合的服务价值链协同新体系。支撑制造业向“制造+服务”转型升级。

6．工业大数据驱动的网络协同制造平台

攻克产品数据链、资源数据链、供应数据链、制造数据链、服务数据链及其无缝集成、工业大数据驱动的企业智能决策与预测预警等关键技术；研发基于工业大数据的企业业务管控与决策分析、企业智慧数据空间构建等技术系统；打造云制造服务平台、工业大数据驱动的网络协同制造平台等；构建企业智慧数据空间，开展平台典型应用。

文章中灰色字体区域引用自科技部“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划的通知原文

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