1.3　我國3D打印材料及應用存在的突出問題

我國政府通過政策引導，在社會各界共同努力下，3D打印產業實現快速發展，一批關鍵技術得到突破，裝備性能顯著提升，應用領域日益拓展，涌現出一批具有一定競爭力的骨干企業，形成了若干產業集聚區，推動我國3D打印產業發展進入新階段。但與發達國家相比，我國3D打印低水平重復建設現象嚴重，3D打印材料及應用尚存在關鍵技術滯后、創新能力不足、核心工藝及專用材料基礎薄弱、高端裝備及零部件質量可靠性有待提升、關鍵領域工程化應用有待提高等問題。主要表現在：

（1）3D打印專用材料種類偏少，基礎研究薄弱

3D打印技術的應用及發展，材料是關鍵。不同行業對材料的種類、性能有不同的要求，材料種類的多寡極大程度地決定了3D打印技術的應用范疇。由于3D打印成形原理的固有特點，其對原材料各種理化性質有特殊要求，如粉末粒徑、堆積密度、流動性能、熔點與結晶點、耐熱性等。目前，實際應用于3D打印的材料還不到已有材料種類的1%，無法滿足市場需求。在3D打印基礎理論與成形微觀機理研究方面，3D打印理論基礎及工藝控制研究都較為薄弱，缺乏材料微觀層面與3D打印質量關系的研究，缺少3D打印機理研究分析和3D打印無損檢測研究基礎。

（2）原始創新能力不足，國產材料性能不穩定，關鍵3D打印材料缺乏自主保障能力

國內3D打印材料生產企業對原材料進行改性或者增強處理效果不是十分理想，總體缺乏高、精、強的特性，導致生產的構件在精度、復雜性、強度等方面難以達到工業化規模應用需求，產品質量時好時壞，更難以作為功能件直接使用，整體性能有待提高。例如國產粉末質量參差不齊、粉末批次不穩定、制粉裝備與工藝技術亟待突破，導致3D打印零件性能的一致性和穩定性較差。在航空、航天等領域3D打印材料缺乏自主保障能力，還不能穩定生產高品質、細粒徑球形鈦合金和高溫合金等金屬粉末，導致目前我國超細金屬粉末自給率嚴重不足，基本依賴進口。

（3）3D打印關鍵應用進程緩慢

由于在3D打印材料技術應用研發方面投入不足，加之3D打印制造成本和成熟度等問題，造成其在重大工程領域應用動力不足，從而導致我國在航空、航天、兵器等領域的產業化技術發展和應用方面嚴重落后于歐美。近5年來，3D打印技術在歐美取得了飛速的發展，多家跨國公司紛紛介入3D打印生產研究領域，加速了低成本3D打印設備社會化應用和金屬零件直接制造技術在工業界的應用。而我國3D打印技術主要應用于模型、樣品制作，在高性能終端零部件直接制造方面嚴重落后。國外是基于理論基礎的工藝控制，而我國則還是依賴于經驗和反復的試驗驗證的老路，導致我國3D打印工藝關鍵技術整體上落后于國外先進水平。

（4）3D打印構件缺少必要的檢測手段、標準、規范和認證

3D打印構件的內在缺陷控制問題是確保3D打印構件質量的關鍵，而如何更為精確地檢測缺陷則是基礎。相對于傳統制造，3D打印構件內部缺陷的成形、類型都是不同的，而傳統工藝的缺陷檢測手段和標準是否適用于3D打印技術需要大量的實踐來研究和驗證，如3D打印特有的內部冶金缺陷的基本特征、形成機理及控制方法，微觀力學行為、對材料及構件力學性能的影響規律及缺陷損傷容限特性，以及內部缺陷無損檢驗方法與標準等。3D打印構件因缺少結構與性能質量評價標準與方法，未形成建立質量認證機制的基礎。隨著3D打印零件向著復雜性、輕量化的發展，針對這些結構件的評價亟需認真規范。