1.3　我国3D打印材料及应用存在的突出问题

我国政府通过政策引导，在社会各界共同努力下，3D打印产业实现快速发展，一批关键技术得到突破，装备性能显著提升，应用领域日益拓展，涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业，形成了若干产业集聚区，推动我国3D打印产业发展进入新阶段。但与发达国家相比，我国3D打印低水平重复建设现象严重，3D打印材料及应用尚存在关键技术滞后、创新能力不足、核心工艺及专用材料基础薄弱、高端装备及零部件质量可靠性有待提升、关键领域工程化应用有待提高等问题。主要表现在：

（1）3D打印专用材料种类偏少，基础研究薄弱

3D打印技术的应用及发展，材料是关键。不同行业对材料的种类、性能有不同的要求，材料种类的多寡极大程度地决定了3D打印技术的应用范畴。由于3D打印成形原理的固有特点，其对原材料各种理化性质有特殊要求，如粉末粒径、堆积密度、流动性能、熔点与结晶点、耐热性等。目前，实际应用于3D打印的材料还不到已有材料种类的1%，无法满足市场需求。在3D打印基础理论与成形微观机理研究方面，3D打印理论基础及工艺控制研究都较为薄弱，缺乏材料微观层面与3D打印质量关系的研究，缺少3D打印机理研究分析和3D打印无损检测研究基础。

（2）原始创新能力不足，国产材料性能不稳定，关键3D打印材料缺乏自主保障能力

国内3D打印材料生产企业对原材料进行改性或者增强处理效果不是十分理想，总体缺乏高、精、强的特性，导致生产的构件在精度、复杂性、强度等方面难以达到工业化规模应用需求，产品质量时好时坏，更难以作为功能件直接使用，整体性能有待提高。例如国产粉末质量参差不齐、粉末批次不稳定、制粉装备与工艺技术亟待突破，导致3D打印零件性能的一致性和稳定性较差。在航空、航天等领域3D打印材料缺乏自主保障能力，还不能稳定生产高品质、细粒径球形钛合金和高温合金等金属粉末，导致目前我国超细金属粉末自给率严重不足，基本依赖进口。

（3）3D打印关键应用进程缓慢

由于在3D打印材料技术应用研发方面投入不足，加之3D打印制造成本和成熟度等问题，造成其在重大工程领域应用动力不足，从而导致我国在航空、航天、兵器等领域的产业化技术发展和应用方面严重落后于欧美。近5年来，3D打印技术在欧美取得了飞速的发展，多家跨国公司纷纷介入3D打印生产研究领域，加速了低成本3D打印设备社会化应用和金属零件直接制造技术在工业界的应用。而我国3D打印技术主要应用于模型、样品制作，在高性能终端零部件直接制造方面严重落后。国外是基于理论基础的工艺控制，而我国则还是依赖于经验和反复的试验验证的老路，导致我国3D打印工艺关键技术整体上落后于国外先进水平。

（4）3D打印构件缺少必要的检测手段、标准、规范和认证

3D打印构件的内在缺陷控制问题是确保3D打印构件质量的关键，而如何更为精确地检测缺陷则是基础。相对于传统制造，3D打印构件内部缺陷的成形、类型都是不同的，而传统工艺的缺陷检测手段和标准是否适用于3D打印技术需要大量的实践来研究和验证，如3D打印特有的内部冶金缺陷的基本特征、形成机理及控制方法，微观力学行为、对材料及构件力学性能的影响规律及缺陷损伤容限特性，以及内部缺陷无损检验方法与标准等。3D打印构件因缺少结构与性能质量评价标准与方法，未形成建立质量认证机制的基础。随着3D打印零件向着复杂性、轻量化的发展，针对这些结构件的评价亟需认真规范。