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1、增材制造產業白皮書 西門子和深圳國家高技術產業創新中心聯合發布目錄2目錄目錄序言 4第一章 增材制造發展概述 5 1.1 增材制造技術定義 5 1.2 增材制造技術體系 5 1.3 增材制造發展趨勢 7第二章 國內外增材制造產業發展概覽 9 2.1 增材制造的廣泛應用 9 2.2 全球增材制造產業發展概述 12 2.3 國內增材制造產業發展概述 13 2.4 國內外產業發展對比 14第三章 深圳產業概況及發展建議 19 3.1 產業概況 19 3.2 布局方向 203增材制造，以其創新的生產方式和對傳統工藝流程的顛覆性改變，正在全球范圍內引領制造業的轉型升級。在中國，以增材制造技術為代表的先進

2、技術，已經成為發展新質生產力的關鍵抓手。隨著國家對增材制造技術的高度重視和相關政策戰略的深入推進，這一被譽為制造業未來的關鍵技術，已經邁入了全新的發展階段。作為改革開放的前沿陣地和創新驅動的核心城市，深圳在增材制造產業的發展上展現了強勁的活力和潛力。深圳市政府積極響應國家戰略，以先行示范標準大力推進增材制造技術的研究、應用和產業化，通過政策引導、資金支持和環境營造，吸引培育了一批增材制造領域的領軍企業和創新團隊，形成了具有深圳特色的產業集群，賦能制造業高端化、智能化、綠色化轉型升級。由西門子(中國)有限公司與深圳國家高技術產業創新中心共同編寫的深圳市增材制造產業發展白皮書，旨在全面闡述增材制造

3、產業的發展現狀、技術趨勢和未來前景，深入分析增材制造產業面臨的機遇挑戰，并結合深圳的實踐案例，探究增材制造與傳統制造的深度融合對深圳乃至全球發展的影響。通過本白皮書，我們希望能夠為政府決策者、行業從業者和廣大公眾提供有價值的信息和深刻的洞見，共同推動中國增材制造產業的繁榮發展。序言序言4增材制造發展概述增材制造技術定義.增材制造是具有生產革命意義的新一代制造方式，是工業 4.0 的核心要件，是決定未來經濟發展的 12大顛覆技術之一。增材制造（Additive Manufacturing，簡稱 AM），又稱為 3D 打印，是一種以計算機三維設計模型為藍本，將三維數字模型按設定的層厚離散為一系列二

4、維截面，通過材料逐層堆積的方式實現成型的制造技術。增材技術相對傳統等材及減材制造，在輕量化、一體化、復雜化、定制化、材料利用率等方面存在一定優勢，同時在加工精度、加工效率等方面與傳統制造存在一定差距，因此更適用于小批量、小尺寸、高價質量、復雜結構零部件的設計及制造。增材制造技術體系.根據 ISO/ASTM 52900-15 標準，增材制造包含 7 大類工藝：材料擠出（Material Extrusion）、光聚合（Photopolymerization）、粉 末 床 熔 合（Powder Bed Fusion）、材 料 噴 射（Material Jetting）、黏結劑噴射（Binder Je

5、tting）、片材層壓（Sheet Lamination）和定向能量沉積（Directed Energy Deposition）。金屬增材是未來產業化的重要方向，其主流技術路線包括粉末床熔融、定向能量沉積和黏結劑噴射三大類。1.2.1 粉末床熔融金屬粉末床熔融技術基于能量源的不同，主要包括選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）和電子束熔化（Electron Beam Melting，EBM）技術。SLM 的核心優勢是精度高、表面質量好，適用于復雜結構部件，但受限于成型尺寸、打印速度、材料熱變形裂紋等問題，在大規模應用方面存在一定局限性。相比于 SLM，由于熱源

6、不同，EBM 輸出功率更高、掃描速度更快，在打印鈦合金等熔點較高的金屬方面，較 SLM 更有優勢。1.2.2 定向能量沉積直接能量沉積（Direct Energy Deposition）技術，是通過高能量光束（例如激光或電子束）高速移動將材料熔化或汽化，在沉積區域產生熔池，材料以粉末、線材或糊狀物的形式送入高溫熔區，熔化后并冷卻固化到基材逐層沉積，實現 3D 成型。DED 較 SLM 技術成型效率更高，同時對粉末原材料的尺寸要求更低，因此粉材 DED 除用于直接打印零件外，也常被用于修復磨損或損壞的金屬零件。同時，增材制造與 CNC 減材制造的搭配可將 DED 技術集成到 CNC 加工設備中。

7、1增材制造發展概述1.11.25增材制造發展概述圖 1.1 Gartner 增材制造技術成熟度曲線1.2.3 粘結劑噴射技術粘結劑噴射技術(Binder Jetting)在大規模金屬零件加工方面成本及效率優勢明顯。一是 BJ 對金屬粉末要求較低，球形金屬粉體尺寸小于 38um 即可，相比于 SLM 金屬粉末供應鏈選擇更多，成本更低；二是 BJ 材料利用率較高，SLM 和 EBM 在打印過程中都需要瞬間熔化，在熱源加熱過程中，會產生煙塵，直接導致粉末利用率不高，而粘結劑噴射技術采用后燒結的方式，可大大提高粉末的利用率。但 BJ 的主要局限在于打印精度較低、樣件材料性能較差，如采用粘結劑噴射技術制

8、作的零件性能與激光打印的零件性能目前也無法匹配，后續燒結成型會引起大約 18%的尺寸收縮。因此，BJ 適用于成本敏感且對產品質量要求略低的小批量生產。圖 1.2 不同金屬粉末增材制造技術對比分析6增材制造發展趨勢.從增材制造技術發展趨勢看，高性能、高精度、高效率、低成本、更大的加工尺寸范圍和更廣泛的材料是金屬增材制造未來發展方向。增材制造的國內外發展趨勢主要包括：1)進一步提高打印效率，降低打印成本“降本增效”是金屬增材行業“主旋律”，進一步提高打印效率及降低單位加工成本，是增強增材制造技術競爭力和提高產業化應用滲透率的關鍵。目前采用的策略包括多激光技術、大層厚掃描、面掃描技術等。2)增材制造

9、在 3C 等民用領域加速滲透隨增材設備和打印材料技術成熟及成本降低，增材制造向價格敏感的牙科、鞋模以及 3C 等民用領域快速滲透，市場空間逐步釋放。近年在消費 3C 領域 3D 打印鈦合金成本已低于傳統 CNC 制造，解決了無法大規模量產的瓶頸問題，市場取得快速突破。未來增材制造將在包括熱管理等領域有更加廣闊的市場應用前景。3)面向不同應用場景的專用設備開發當前增材制造應用領域已經由早期的航空航天領域穩步滲透至牙科、消費電子等領域，不同應用場景對打印工藝、質量和成本等需求不同，需開發相應專業設備以提升產品性價比，如面向航空航天應用需大幅面打印設備，面向牙科和鞋模需特定專機，面向銅、鎢等材料需特

10、定材料打印設備。4)增材制造與傳統加工制造的融合增材制造技術未來并不是要替代等材、減材等傳統加工方式，而是在不同工序采用復合加工等方式與傳統加工技術相融合，充分發揮不同加工方式的優勢，達到理想加工效果。5)數字孿生一體化設計仿真應用隨著增材制造大規模產業化推廣，原有在航空航天等行業成本高昂的試錯方式已不能滿足產業發展要求，而結合數字孿生的一體化設計，如性能與工藝仿真數字孿生技術，可有效加速產品和工藝的開發、優化和認證流程，并減少因為試錯導致的時間和成本消耗，實現降本增效的目的。6)人工智能在線監測和閉環控制技術為了進一步提高打印過程的穩定性和最終產品的質量，加速產品的認證流程，需要通過在線監測

11、實現打印過程的可追溯性，通過閉環控制實現實時的工藝優化，進一步提高打印產品的質量。7)端到端增材制造自動化控制技術增材制造技術并不是僅僅包含打印設備本身，而應該包含前后處理在內的全流程加工技術。例如目前 SLM 打印產品后處理過程往往占用整個產品成本的 3040%，所以開發包括前后處理在內的端到端自動化處理技術可以進一步降低產品的生產成本，提高產品的質量和市場競爭力。1.3增材制造發展概述78)增材制造數字化云工廠建設和智能化管理平臺基于增材制造的個性化和客制化等特點，面向增材制造的數字化云工廠和智能化管理平臺可以助力實現產品的客戶定制化下單、生產工廠優化選擇和零庫存管理。9)對打印工藝和質量

12、的要求進一步提升隨著增材制造的產業化應用，目前增材制造已跨越原型件試制階段，應用領域逐步擴展到批量化生產中，相應的對打印工藝和產品質量提出了更多的要求，如避免打印過程的熱變形和局部過熱造成的缺陷，實現少支撐和無支撐打印等越來越多的成為行業的普遍要求。10)結合增材制造技術的可持續發展技術增材制造作為一種新型綠色制造技術，需要通過產品設計、工藝和管理的優化進一步助力國家的可持續發展戰略。增材制造發展概述8國內外增材制造產業發展概覽2國內外增材制造產業發展概覽增材制造的廣泛應用.增材制造作為一種革命性的生產技術，廣泛應用于各個工業領域。這種技術最初在高附加值的高端制造業中得到應用，如大型通用機械、

13、航空航天以及醫療制造等，如今已經成為這些行業不可或缺的關鍵生產技術。而隨著技術的不斷進步和完善，增材制造的應用邊界正在迅速擴展，逐步開始在汽車制造和消費電子等新興領域展現出獨特的應用潛力。2.1.1 通用機械領域在通用機械領域，增材制造技術已經廣泛應用于復雜機械部件的生產制造，如燃氣輪機的熱端部件、換熱器和液壓系統等。西門子、GE 等國際知名企業已經將燃氣輪機的增材制造生產技術引入中國，并協助構建了核心零部件的供應商體系，促進了我國燃氣輪機產業向高端化的轉型升級。展望未來，預計到 2024 年中國燃氣輪機市場的規模將超過 1000 億元人民幣，其中增材制造打印的零部件價值將占到總額的 5%至

14、10%。隨著技術的引進和國產化布局的深入，通用機械領域的增材制造市場前景將更加廣闊。圖 2.1 增材制造技術在工業燃氣輪機設備上的應用案例2.19國內外增材制造產業發展概覽2.1.2 航空航天領域在航空航天領域，增材制造技術的應用場景十分豐富，已初步進入批量化使用階段。利用增材制造技術加工的金屬部件已經批量應用于各型飛機、無人機、高推比航空發動機、新型衛星等國家重點工程。與傳統加工方式相比，增材制造技術能夠實現部件的拓撲減重優化并提升性能，同時提高材料使用率，實現復雜部件一體成型，縮短生產周期。展望未來，隨著中國航天事業的快速發展，航空航天行業的增材制造服務市場規模也將穩步增長，預計到2024

15、年可達到26億元人民幣。隨著增材制造標準體系的完善和技術的進步，市場規模有望進一步擴大。2.1.3 醫療領域 在醫療領域,增材制造技術的應用正快速增長，覆蓋了手術和診斷輔助、植入體和假肢制造、藥物研發到生物組織模型制作等多個領域。在手術和診斷方面，增材制造技術提供了立體直觀、可觸摸的信息，促進了醫、工、患之間的交流，縮短了手術時間，降低了費用，并提高了診療水平。齒科領域是增材制造技術較為成熟的應用領域之一，特別是在制備復雜且高度定制化的高價值小型產品方面，如金屬牙冠，口腔支架等的制作。102.1.4 汽車領域在汽車制造領域，增材制造技術已逐步應用于研發設計、夾具制造、直接零件生產等環節。在研發

16、設計方面，增材制造極大地縮短了研發周期并提高了設計效率，包括寶馬、奔馳在內的車企已經開始積極嘗試增材制造技術。在工裝夾具方面，增材制造提供了一種快速且成本效益高的生產方法，幫助企業實現快速小批量工具定制，降低成本并縮短產品上市時間。在直接制造零件產品方面，目前還局限于部分高端汽車品牌。展望未來，隨著技術及成本優勢的提升，預計增材制造技術在汽車領域的應用將得到進一步擴展。2.1.5 消費電子領域在消費電子領域，增材制造在輕量化和一體化設計中展現了獨特優勢。近年來，折疊屏手機逆勢增長，2022-2023 年出貨量同比增長達到 154%，預計未來將繼續保持高速增長，出貨量有望超過 550 萬臺。折疊

17、屏手機中的鉸鏈、中框結構往往采用鈦合金材料，在傳統加工方式的條件下，其加工良率遠低于主流的鋁合金材料，鈦合金手機中框整體良品率約為 30%-40%，鋁合金中框為 80%；加工時間約為鋁合金的 3-4 倍。而 3D 打印技術的引入有望有效提升鈦合金中框良品率，顯著降低加工時間，隨著更大規模生產將更具成本效益。展望未來，3D 打印技術在消費電子行業，尤其是在折疊屏手機制造中的應用前景廣闊，預計將隨著市場需求的增長而進一步擴大其市場規模和影響力。圖 2.2 增材制造技術在消費電子領域應用案例國內外增材制造產業發展概覽11國內外增材制造產業發展概覽全球增材制造產業發展概述.2.2.1 市場規模增材制造

18、從原型制造向終端制造邁進，行業進入快速成長期。2015 年后，隨著金屬 3D 打印工業化進程的加快，增材制造技術正在從原型樣件的小批量定制化生產技術向零部件最終制造的批量化生產技術轉變。根據Wohlers Report 2023，2022 年全球增材制造產業規模達 180 億美元，增長率為 18.3%，已經連續二十五年保持兩位數增速。得益于下游航空航天、模具和牙科等產業的旺盛需求，中國增材制造的產業規模從 2012 年的 10 億元左右增長到 2023 年的 400 億元，年均復合增長率超過 30%，預計 2024-2027 年我國增材制造產業規模有望從 400 億元增長至 1000 億元。圖

19、 2.3 2019-2023 年全球及中國增材制造市場規模及增速2.2.2 區域布局增材制造技術，作為催生第四次工業革命的顛覆性技術之一，已被全球先進國家視為智能制造的關鍵技術，以美國、德國為首的世界工業強國紛紛將其提升至國家戰略層面，制定相應的發展戰略和推動措施。如美國科技政策辦公室(OSTP)發布的 先進制造業國家戰略(NSAM)中多次提及增材制造，并強調了工藝優化、過程監測、機器學習算法、新材料開發和智能制造平臺融合的重要性。德國則通過高技術戰略 2020和國家工業戰略 2030等規劃，明確表示大力研發金屬增材制造技術等新興先進技術的創新應用。從全球產業布局看，增材制造產業主要集中在北美

20、、亞太和歐洲三個地區，基本形成美歐主導，亞太追趕的態勢。截至 2023 年底 3 個地區累計裝機量占全球 90以上。其中北美是最大的增材制造市場，其 3D 打印設備銷售收入占全球 36.14%。歐洲為第二大市場，其設備銷售收入占全球總增材制造收入的 30.40%。亞太地區以 26.41%的市場份額位居第三。2.2圖 2.4 2023 年全球 3D 打印市場格局12國內增材制造產業發展概述.經過多年發展，我國的增材制造行業已經初步建立了涵蓋 3D 打印材料、工藝、裝備技術到產業化應用的完整產業鏈。其中打印設備和服務占據增材制造行業近 80%的市場份額。從產業鏈價值量分布看，中游的金屬 3D 打印

21、設備、3D 打印服務及部分核心器件如振鏡盈利能力較強，而上游激光器和中游的非金屬3D 打印設備則競爭激烈，毛利率較低。我國增材制造產業在空間布局上初步形成以京津冀地區、長三角地區、珠三角地區為核心，中西部地區為紐帶的增材制造產業發展的空間格局。陜西：鉑力特、寶鈦股份、斯瑞新材等北京：有研新材、金橙子、北礦科技等湖北：華工科技、華中數控、銳科激光安徽：應流股份、楚江新材、大富科技浙江：海正生材、亞廈股份、屹通新材山東：威高骨科、國瓷材料、凱盛新材江蘇：銀邦股份、隆達股份、博遷新材上海：中國東航、永利股份、中洲特材湖南：華曙高科、藍思科技、華民股份江西：國泰集團、悅安新材、海源復材廣東：邁普醫學、

22、高樂股份、南風股份圖 2.6 全國增材制造企業區域分布圖2.3國內外增材制造產業發展概覽圖 2.5 2023 年中國增材制造產業細分領域營收占比 13國內外產業發展對比.中國在增材制造產業發展迅速，已初步建立了從 3D 打印金屬材料、工藝、裝備技術到產業化應用的全鏈條技術創新體系，整體技術達到國際先進水平，特別是在高性能復雜大型金屬承力構件增材制造等關鍵技術領域已達到國際先進水平，為我國航空航天、動力能源等領域的發展作出了重要貢獻。隨著增材制造設備國產化水平的提升和規模效益的逐步顯現，中國增材制造產業有望在全球產業鏈中占據更加重要的地位。以激光粉末床金屬 3D 打印機為例，鉑力特、華曙高科、易

23、加三維等國內代表企業已經能夠自主研發并生產具有國際競爭力的增材制造設備和材料，其推出的一系列高性能激光粉末床金屬 3D 打印機設備，不僅夠打印出尺寸更大、精度更高、結構更復雜的構件，同時設備和原材料的綜合成本也遠低于國外同類產品，如設備價格為進口設備的三分之一，金屬粉末材料的成本為進口材料的四分之一，這使得中國增材制造企業具備明顯的成本優勢。盡管中國增材制造產業總體已處于國際先進水平，但與美歐等發達國家相比，中國在基礎理論、關鍵工藝技術及高端裝備的可靠性與穩定性上仍有差距。尤其是在高質量激光器、電子槍、掃描振鏡等關鍵部件的研發上，中國與國際先進水平相比尚顯不足。在科技論文與專利產出方面，美、日

24、、德等國繼續保持其增材制造原創專利的重要地位，而中國在核心技術創新能力上尚需加強，產學研用的協同機制尚未有效形成。此外，中國增材制造技術的應用范圍相對有限，主要集中在航空航天、模具和牙科等產業，與歐美國家相比，后者在技術和應用方面更為均衡，且已實現全產業鏈技術的貫通。與歐美等國家相比，中國在系統級創新設計和規?；I應用方面仍存在顯著差距，面對當下的國際競爭態勢和國內產業發展需求，中國增材制造產業發展的重點將聚焦于技術創新和智能化升級，依托互聯網和大數據，建立集模型設計、工藝規劃、虛擬制造（數字雙胞胎）、智能制造、產品性能評估為一體的一站式解決方案。同時，基于開放式數控系統，面向增材制造的端到

25、端設計建造開發平臺的研發，將涵蓋從概念、設計、制造到車間操作及自動化的所有過程，突破現有產品設計制造技術瓶頸。2.4國內外增材制造產業發展概覽1414為實現發展水平的全面提升，中國增材制造產業應聚焦以下關鍵領域：面向增材制造的產品多尺度一體化正向設計基于正向設計思維的創成式設計能夠徹底釋放增材制造工藝所帶來的價值，可以實現傳統工藝手段無法制造的結構設計，比如復雜內外曲面結構、點陣胞元結構設計、多零件融合一體化制造等，打破了原有正向設計中工藝約束的瓶頸，從而形成顛覆式創新。通過探索應用面向增材制造技術工業化應用的創新設計方法可以為最終滿足工業化產品所需的高性能、低成本、快交期和可維護的目標打下堅

26、實的基礎，而與之相匹配的數字化設計工作流程模板又可以為企業產品快速創新和迭代提供有效的保證。圖 2.7 面向增材制造的多尺度一體化創新設計以西門子為例，通過 NX 軟件完整的端到端產品設計數字雙胞胎技術，可以快速建立面向增材制造工藝中基于性能驅動的創新產品概念設計，進而對于特定零部件服役工況，借助仿真驅動的優化設計方法，形成可部署的設計-仿真-優化-驗證的閉環設計系統，最終實現從“制造決定設計”向“功能引領設計”企業服務能力的轉型與升級。多物理場多尺度協同仿真優化設計仿真驅動的的優化設計作為正向設計的核心技術，將會引領中國產品設計的革命。目前仿真工具方法已從單場模擬到多場模擬日漸成熟，但考慮到

27、熱器件新型結構的多尺度特性，需要建立不同不同尺度下的仿真模型以實現有效的優化迭代。國內外增材制造產業發展概覽15 基于數字孿生的增材制造端到端的過程控制為了解決增材制造的控形控性難題，國外更加強調通過創建包含打印零件、支撐結構和粉末的打印工作臺的多尺度多物理場數字化雙胞胎模型，模擬整個打印工藝過程，提前預測可能出現的零件變形并自動進行變形補償，實現設備打印策略的自動優化，實現增材制造的“首件打印即成功”，可以大幅減少物理樣品打印失敗概率，同時大幅度地減少打印成本。進一步，通過對于打印過程由于掃描路徑引起的局部過熱的準確預測，可以實現對于激光路徑和工藝參數等打印策略的自動優化，可以實現面向不同打

28、印設備、材料和格式文件的通用優化工具，針對具體產品幾何特征和激光掃描策略，通過基于自動優化算法的一鍵優化，從而實現選區激光熔化技術工藝的少支撐或者無支撐打印，為增材制造設計開啟了更高的自由度。圖 2.8 增材制造的過程仿真與變形補充優化 結合在線監控的增材制造閉環控制系統增材制造工藝由于本身的層層堆積的工作原理導致加工時間較長，通常一個部件打印時間長達幾天甚至幾周時間，增材制造過程復雜影響因素眾多，在打印過程中，諸如粉末分布不均與或者粘結劑分布不均勻、飛濺、熱能量不足以及氣孔等的存在會導致在每一層都出現缺陷而影響最終產品質量。為了提高增材制造技術在工業中的認可度和進一步的提高其應用范圍，需要著

29、力提高制造過程的可重復性、可控性和可追溯性。國內外增材制造產業發展概覽16 結合在線監控的增材制造閉環控制系統增材制造工藝由于本身的層層堆積的工作原理導致加工時間較長，通常一個部件打印時間長達幾天甚至幾周時間，增材制造過程復雜影響因素眾多，在打印過程中，諸如粉末分布不均與或者粘結劑分布不均勻、飛濺、熱能量不足以及氣孔等的存在會導致在每一層都出現缺陷而影響最終產品質量。為了提高增材制造技術在工業中的認可度和進一步的提高其應用范圍，需要著力提高制造過程的可重復性、可控性和可追溯性。圖 2.9 基于云-邊-端協同的增材制造粉末床在線監控技術為此，需要對于增材設備和生產過程進行全流程監測和閉環控制，通

30、過提高在線監測探測的能力，并結合人工智能等方式提高對異常行為、現象的識別和分類能力實現打印過程的實時閉環控制，助于減少和免除在構建后進行的檢測或破壞性測試，確保增材制造的產品質量和穩定度。面向工業化應用的增材制造智能管理基于增材制造從定制化到小規模、批產化的需求轉變，特別涉及到民用年產百萬件級別的應用，即低成本、高效率和一致性成為關鍵的考慮因素。在硬件方面，除了打印設備本身外，更重要的是通過自動化控制技術，實現增材制造工藝和傳統減材工藝優勢的結合、實現增材制造前后端（例如自動化清粉和去支撐技術等）的一體化集成，提高增材制造全流程的自動化、智能化；在軟件層面，通過工業軟件平臺實現增材制造端到端的

31、全流程管理，結合云制造、大數據、物聯網等新興技術及其他基于工業 4.0 的智能集成系統，大力促進增材制造的產業化應用。圖 2.10 增材制造的數字化管理國內外增材制造產業發展概覽17 面向全生命周期的綠色制造增材制造技術通過減少產品所需材料和降低能源消耗,避免了有害的輔助工藝，具有良好的環境特性。結合增材制造的一體化設計，可以提供產品綠色設計與制造一體化集成應用方案，實現按照綠色設計理念，運用產品生命周期評價方法，采用模塊化、仿真化、集成化和高可靠性等綠色設計工具，對現有產品進行綠色再設計、對新產品進行綠色創新設計、對服務模式進行綠色優化設計，通過產品綠色設計拉動綠色制造工藝技術一體化提升，實

32、現產品全生命周期資源能源消耗和環境負荷最小的目標。通過綜合考慮從合金材料選擇、粉末材料制備、打印過程、后處理、粉末回收以及產品使用和回收處理等增材制造產品全生命周期過程所涉及的環境影響，結合全生命周期評價模型（LCA）綜合評價增材制造技術相對于傳統工藝對于環境影響，特別是節能減排的貢獻。進一步結合增材制造的一體化設計和增材制造工藝數字化雙胞胎仿真技術，通過設計與仿真優化，減少產品加工過程中的原材料、能源和保護氣體的使用量，同時通過產品性能優化提高產品綜合性能減少使用過程中的能源消耗?；跀底只目焖僬J證通過模擬與仿真計算技術，研究打印凝固物理過程中瞬態溫度場、熔池幾何結構、冷卻速率等參數的分布

33、，建立增材制造數字雙胞胎模型，建立打印工藝參數和產品微觀組織結構，微觀組織和材料特性，材料特性和產品性能等直接的關系，用數字世界的模擬實驗將取代物理實驗，大大節約所需時間和經濟成本。圖 2.11 增材制造的全生命周期管理與評估結合在線監測技術，通過實驗和仿真過程中產生大量的數據，建立起包括材料數據、過程參數、測試數據和產品認證數據等基于產品全生命周期的增材制造材料數據庫?；跀祿扉_發數據挖掘及數據可視化技術，并開發基于機器學習的材料微觀組織定量化工具，建立起基于理論模型和數據驅動的雙認證主線，以實現增材制造全生命周期的快速認證技術，為不同環節的工程師提供簡潔有效的數據和應用工具，以加速產品的

34、認證。國內外增材制造產業發展概覽18深圳產業概況及發展建議3產業概況.在增材制造研發及產業化等方面，深圳已初步形成建模系統、材料、設備、應用服務的增材制造全產業鏈，形成了一定的產業集聚效應。增材制造企業主要集中在醫療健康、文化創意、電子信息、航空航天等領域，形成了以維示泰克、光華偉業為代表的增材制造材料研發企業，以光韻達、創想三維、縱維立方、摩方新材料、極光爾沃為代表的增材制造設備制造企業，以光韻達、易尚展示為代表的增材制造應用與服務商。同時，深圳擁有南方科技大學、深圳大學、中科院深圳先進技術研究院等一批創新能力較強的高校院所，較好地為產業創新提供了源頭技術保障。在組織建設方面，深圳建立了以行

35、業協會為紐帶，以創新載體為依托的產業創新生態深圳在 2014 年成立了 3D 打印協會，并陸續建設了廣東省先進激光制造粉末材料與裝備工程技術研究中心、廣東省激光精密制造創新應用工程技術研究中心、深圳市3D打印制造業創新中心等創新載體，借助省、市企業技術中心等創新平臺，積極探索建設重點實驗室、教育培訓中心、推廣應用中心等，加強各行業在增材制造關鍵技術創新研發與應用推廣的合作。在產業政策方面，深圳市將增材制造列為高端制造產業的關鍵領域之一，接連頒布多項專項產業規劃深圳先后發布關于進一步加快發展戰略性新興產業實施方案的通知深圳市培育發展激光與增材制造產業集群行動計劃（2022-2025 年）及深圳市

36、關于推動工業母機、智能機器人、激光與增材制造、精密儀器設備四個產業集群高質量發展的若干措施，提出加快推動增材制造等先進制造產業發展壯大并成為支柱產業，面向生物醫療、電子制造、航空航天、汽車、文化創意等領域應用需求，形成覆蓋產品設計、材料、關鍵部件、裝備及應用等環節的完整產業鏈，有力支撐高端制造和精密制造，持續引領產業升級和經濟社會高質量發展。在人才培育方面，近年來深圳市加大高端裝備制造學科建設力度深大、南科大、深圳技術大學、深圳職業技術學院、深圳信息職業技術學院、香港中文大學(深圳）、哈爾濱工業大學(深圳）、中山大學深圳校區、清華大學深圳國際研究生院紛紛開設激光與增材制造相關學科專業。雖然近年

37、來布局了一批相關學科，但總體上來說，高端裝備制造領域仍是我市高校學科發展較為薄弱的環節，學科發展水平和產業發展不相適應，在工業母機、激光與增材制造、精密儀器設備領域布局的學科數量偏少。3.1深圳產業概況及發展建議19布局方向.在加快建設國際科技、產業創新中心的進程中，深圳正啟動新一輪創新發展戰略布局。深圳制造業以創新變革為主特征，政策端不斷著力推動創新生態再優化、創新能力再突破、創新經濟再升級。在創新推動發展的大環境下，深圳為提升高端制造、精密制造、智能制造水平，大力支持制造業創新中心建設，推動傳統制造迅速轉型升級，提升制造業核心競爭力。增材制造作為傳統制造向智能制造轉型的重要技術之一，在一定

38、程度上改變了傳統制造業的生產模式，推動著傳統制造業加快向智能化、高效化方向轉變。3.2深圳產業概況及發展建議深圳市制造業產業分布特點主要有以下幾個方面：以汽車電子信息、生物醫藥、新材料、高端裝備制造等為主要產業，形成了一批高端產業聚集區 以小型企業為主，大量的中小企業在制造業中占據著重要地位 以高新技術為支撐，產業轉型升級速度較快深圳產業概況及發展建議2020基于深圳市制造業產業分布特點，增材制造技術可以在以下幾個方面進行應用和發展：3.2.1 高端裝備制造領域應用深圳的高端裝備制造產業發展迅速，增材制造技術可以為高端裝備制造提供高精度、高效率的零部件制造服務，提高產品質量和制造效率。以模具為

39、例，模具是“萬業之母”，廣泛應用在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊領域中，中國、美國、日本、德國、韓國、意大利六國為全球主要的注塑模具和沖壓模具生產國，其中，中國的模具產值為世界之最。但目前模具行業隨著國際競爭加劇和市場全球化，產品迭代加快，多品種、小批量、復雜結構成為模具行業的主要方式，這要求制造商要不斷縮短模具設計制造周期，降低制造成本，提高使用效率。增材制造技術能夠有效解決傳統模具制造過程中所遇到的復雜難加工零件問題，如內腔、導向槽等，從而實現更加復雜、精細的模具結構；結合增材制造技術在模具類產品中最直接顯著的應用即是隨形冷卻流道的一體制造，如下圖 3.1 所示。隨形冷卻技術是通

40、過內部設置隨形冷卻通道，從而實現更加均勻、快速的冷卻。增材制造方式可以使冷卻通道擺脫傳統交叉鉆孔的限制，讓內部冷卻流道更靠近模具的表面，并有平滑過渡，從而實現更高的冷卻效率和更低的流動壓阻。3.2.2 生物醫藥領域應用深圳的生物醫藥產業發展迅速，增材制造技術可以為生物醫藥領域提供定制化、高精度的醫療器械和人體組織模型等服務，促進醫療技術創新和醫療器械研發。個性化精準醫療是增材制造定制化產品應用的“藍?！鳖I域，基于增材制造技術體系，可制造基于多種材料、具備復雜結構和形狀的個性化、定制化醫療器械和植入物，減少手術時間和患者恢復時間，降低醫療成本。傳統的醫療器械、植入物、手術導板及康復工具通常都是標

41、準化的，無法滿足不同患者的個性化需求。而增材制造技術可以根據患者的特定需求和解剖結構，制造出個性化的醫療器械和植入物，從而提高治療效果和手術成功率。如圖 3.2 所示，面向特定個性化醫療產品的定制化數字化解決方案會是加速行業快速發展的助推器。圖 3.2 基于增材制造技術的個性化精準數字醫療產品價值鏈深圳產業概況及發展建議圖 3.1 基于增材制造技術的隨形冷卻模具類產品213.2.3 汽車和電子信息領域應用汽車和電子信息是深圳的支柱產業之一，增材制造技術可以為電子信息領域提供定制化、高精度的零部件制造服務，提高生產效率和產品質量。輕量化設計與制造是制造業的未來，其優勢主要包括：一方面可實現更好的

42、產品組件性能；另一方面可減少碳排放，實現可持續發展。輕量化設計是在不犧牲可靠性或功能的情況下減少組件中的材料量以降低其整體重量的行為。這在汽車和航空航天行業很常見，輕量化設計提高了燃油效率并提高了飛機和電動汽車的性能。圖 3.3 輕量化設計基于增材制造技術的輕量化設計是一種正向設計方法，在“制造改變設計，仿真驅動設計”的理念指導下，通常會從拓撲優化設計這一重要的概念設計方法出發。典型拓撲優化設計主要有面向結構場的變密度法和面向流場的伴隨優化法，如圖 3.3 所示，通過重新排布材料以獲得所需結構特性同時還滿足規定的約束條件?；诟拍钤O計階段得到的產品幾何，進行參數化解析重構設計模型，根據產品的設

43、計要求與實際工況，定義優化目標與約束條件，選擇合適的優化算法，結合設計性能分析與可制造性分析，對給定參數進行尋優計算，以得到最終設計。另一類重要的輕量化設計技術主要指顯隱式混合建模的晶格胞元設計，如圖 3.4 所示。點陣或胞元結構由于其在結構、熱、電和光學性能方面具有的優勢，以及作為潛在的輕量化材料而受到廣泛關注。增材制造技術的發展為設計與制造具有高效性能的復雜點陣及胞元結構帶來了新的思路與可能。點陣及胞元結構的空間不均勻、梯度分布設計亦是提高性能的重要方式。圖 3.4 顯隱式混合建模的晶格胞元設計深圳產業概況及發展建議22換熱器與散熱器類熱管理產品對設備長效穩定運行起到關鍵作用，在汽車和電子

44、領域的產品性能起著至關重要的作用，特別是隨著新能源汽車行業及 5G 物聯網通訊行業的快速發展，目前國內企業的熱管理方案已無法完全滿足市場需求，未來的熱管理方式將由目前自然冷卻和風冷方案為主，并快速向液冷和直冷等方案升級，熱管理向著高效率、低能耗、精細化的趨勢發展，因此設計生產安全高效的專業熱管理系統成為必然趨勢。圖 3.5 熱管理產品基于增材制造技術的設計流程針對增材制造技術特點，熱管理產品設計會綜合考慮多物理場拓撲優化和仿生設計原理，再基于“白箱”與“灰箱”創成式算法由設計師選擇生成模型的策略、編寫算法；算法自動地生成模型；模型的選擇依需求分為主觀選擇和客觀選擇，通過人機交互判斷修改參數改變

45、模型，觀察選擇，客觀選擇是根據客觀的設計目標，結合仿真、優化方法，由計算機自動完成的，而仿真、優化過程本身也是通過算法實現的，因此，“優秀設計”是和創成式的建模程序一體化完成的。通過對由增材制造工藝驅動的多尺度材料控制，可以實現特定產品功能的強化。在新能源車及 IOT 工控通訊產業爆發的狀況下，這類多尺度材料結構有著非常廣泛的應用前景，如集成式熱交換器/散熱器、電池極板或電極。深圳產業概況及發展建議23西門子（中國）有限公司數字化工業集團本樣本中提供的信息只是對產品的一般說明和特性介紹。文中內容可能與實際應用的情況有所出入，并且可能會隨著產品的進一步開發而發生變化。僅當相關合同條款中有明確規定

46、時，西門子方有責任提供文中所述的產品特性。樣本中涉及的所有名稱可能是西門子公司或其供應商的商標或產品名稱，如果第三方擅自使用，可能會侵犯所有者的權利。如有變動，恕不事先通知訂貨號：西門子公司版權所有掃描關注西門子中國官方微信直接掃描獲得本書PDF文件北方區北京北京市朝陽區望京中環南路7號 電話：400 616 2020包頭內蒙古自治區包頭市昆區鋼鐵大街74號財富中心9層903室 電話：(0472)520 8860濟南山東省濟南市舜耕路28號舜耕山莊商務會所5層電話：(0531)8266 6088青島山東省青島市嶗山區仙霞嶺路29號國信金融中心T2棟7層708-710 電話：(0532)8573

47、 5888煙臺山東省煙臺市芝罘區南大街9 號煙臺金都大廈16 層1606室電話：(0535)212 1880淄博山東省淄博市張店區心環東路2號宏城金融中心22層2201室電話：(0533)298 6660濰坊山東省濰坊市高新區健康街富濰大廈A座1803電話：(0536)8221866濟寧山東省濟寧市任城區琵琶山北路30號中德廣場A座1308室電話：(0537)227 7758臨沂山東臨沂市蘭山區涑河北街一號鉑爾曼大酒店1026房間電話：(0539)818 6666天津天津市和平區南京路189號津匯廣場寫字樓1401室 電話：(022)8319 1666唐山河北省唐山市建設北路101號高科總部大

48、廈905電話：(0315)317 9450/51石家莊石家莊市橋西區自強路118號中交財富中心1號樓11層1102電話：(0311)8669 5100太原山西省太原市府西街69號國際貿易中心西塔16層1609B-1610室 電話：(0351)868 9048呼和浩特內蒙古呼和浩特市烏蘭察布西路內蒙古飯店10層1022室電話：(0471)620 4133華東區上海上海楊浦區大連路500號西門子上海中心 電話：400 616 2020杭州浙江省杭州市西湖區杭大路15號嘉華國際商務中心1505室電話：(0571)8765 2999寧波浙江省寧波市高新區翔云北路99號智慧園7號樓6樓604室 電話：(

49、0574)8785 5377紹興浙江省紹興市越城區勝利東路375號鼎盛時代大廈1105室 電話：(0575)8820 1306 溫州浙江省溫州市車站大道577號財富中心1506室電話：(0577)8606 7091南京江蘇省南京市中山路228號地鐵大廈18層 電話：(025)8456 0550揚州江蘇省揚州市邗江區博物館路547號德馨大廈1508室電話：(0514)8789 4566揚中江蘇省揚中市前進北路52號揚中賓館明珠樓318室 電話：(0511)8832 7566徐州江蘇省徐州市泉山區科技大道科技大廈713室電話：(0516)8370 8388 蘇州江蘇省蘇州市新加坡工業園蘇華路2號國

50、際大廈11層17-19單元 電話：(0512)8780 3615無錫江蘇省無錫市梁溪區人民中路139號恒隆廣場寫字樓1座1608室電話：(0510)8273 6868南通 江蘇省南通市崇川區崇川路88號國際貿易中心4006室電話：(0513)8102 9880常州江蘇省常州市關河東路38號九洲寰宇大廈989室 電話：(0519)8989 5801鹽城江蘇省鹽城市鹽都區華邦國際東廈A區2008室電話：(0515)8836 2680昆山江蘇省昆山市前進東路399號臺協大廈1502室電話：(0512)5511 8321華南區廣州廣東省廣州市天河路208號天河城側粵海天河城大廈8-10層 電話：(02

51、0)3718 2222佛山廣東省佛山市南海區燈湖東路1號友邦金融中心2座33樓J單元電話：(0757)8232 6710珠海廣東省珠海市香洲區梅華西路166號西藏大廈13層1303A號電話：(0756)335 6135南寧廣西省南寧市青秀區民族大道131號萬豪酒店25層朱槿廳電話：(0771)552 0700深圳深圳前海前灣1路前海嘉里中心T1-5樓市場部電話：(0755)2693 5188東莞廣東省東莞市南城區宏遠路1號宏遠大廈1510室 電話：(0769)2240 9881汕頭廣東省汕頭市金砂路96號金海灣大酒店19樓1920室 電話：(0754)8848 1196?？诤Ｄ鲜『？谑袨I海大道

52、69號寶華海景大酒店803房電話：(0898)6678 8038福州福建省福州市晉安區王莊街道長樂中路3號福晟國際中心21層電話：(0591)8750 0888廈門福建省廈門市廈禾路189號銀行中心21層2111-2112室 電話：(0592)268 5508華中區武漢湖北省武漢市武昌區中南路99號武漢保利大廈21樓2102室 電話：(027)8548 6688合肥安徽省合肥市濉溪路278號財富廣場首座27層2701、2702室 電話：(0551)6568 1299宜昌湖北省宜昌市東山大道95號清江大廈2011室 電話：(0717)631 9033長沙湖南省長沙市天心區湘江中路二段36號華遠國

53、際中心24樓2416室 電話：(0731)8446 7770南昌江西省南昌市紅谷灘區綠茵路129號聯發廣場2503室 電話：(0791)8630 4866鄭州河南省鄭州市中原區中原中路220號裕達國貿中心寫字樓2506房間 電話：(0371)6771 9110洛陽河南省洛陽市澗西區西苑路6號友誼賓館512室 電話：(0379)6468 3519技術培訓北京：（010）6476 8958上海：（021）6281 5933廣州：（020）3718 2012武漢：（027）8773 6238/8773 6248-601沈陽：（024）8251 8220重慶：（023）6381 8887技術支持與服務

54、熱線電話：400 810 4288(010)6471 9990E-mail：Web：亞太技術支持（英文服務）及軟件授權維修熱線電話：(010)6475 7575傳真：(010)6474 7474Email：公司熱線400 616 2020東北區沈陽沈陽市沈河區青年大街1號市府恒隆廣場41層電話：(024)8251 8111大連遼寧省大連市高新園區七賢嶺廣賢路117號 電話：(0411)8369 9760 長春吉林省長春市亞泰大街3218號通鋼國際大廈22層電話：(0431)8898 1100 哈爾濱黑龍江省哈爾濱市南崗區紅軍街15號奧威斯發展大廈30層A座電話：(0451)5300 9933華

55、西區成都四川省成都市高新區天華二路219號天府軟件園C6棟1/2樓電話：(028)6238 7888重慶重慶市渝中區鄒容路68號大都會商廈18層1807-1811 電話：(023)6382 8919貴陽貴州省貴陽市南明區新華路126號富中國際廣場10樓E座電話：(0851)8551 0310昆明云南省昆明市盤龍區東風東路23號恒隆廣場4905室電話：(0871)6315 8080西安西安市高新區天谷八路156號西安軟件新城二期A10，2層電話：(029)8831 9898烏魯木齊新疆烏魯木齊市五一路160號新疆鴻福大飯店貴賓樓918室 電話：(0991)582 1122銀川銀川市北京東路123號太陽神大酒店A區1505房間電話：(0951)786 9866 蘭州甘肅省蘭州市東崗西路589號錦江陽光酒店2206室電話：(0931)888 5151