西安交大卢秉恒院士：3D打印已有良好起点，仍需迈向全民创新与制造业升级

增材制造作为近年来涌现的颠覆性制造技术，正处于技术创新与应用的关键发展期。消费级设备的爆发式增长，以及工业级装备在航空航天、军工等领域的加速渗透，均表明该技术对制造业的影响已从潜在可能转变为现实进程。然而，从现有起点到助力全民创新、推动制造业发展，仍有漫长的道路要走。

消费级3D打印机是近年来最引人瞩目的增长点。中国消费级设备占据国际市场约九成份额，这得益于多重因素的共同作用：国家大力推进教育改革、AI时代青少年对新型学习方式的追求，以及大疆创业导师李泽湘教授的理念与技术积累催生了拓竹公司的迅速崛起，同时创想三维等企业也通过生态布局占据了可观市场。这再次体现了中国制造业在消费品领域的竞争优势，成绩值得肯定。

然而，消费级3D打印仍面临一道关键门槛——三维CAD（计算机辅助设计）软件。尽管打印机的易用性大幅提升，但“会使用设备”与“能完成创新设计”之间，仍横亘着专业三维建模能力的壁垒。上海一家面向中小学生的CAD软件公司X-MAKER，凭借降低设计门槛的产品逻辑在市场上占据较大份额，这从侧面反映了问题与需求所在。此外，发展语音驱动的AI三维设计软件，是行业在AI时代攻关的重要课题。AI设计与3D打印的结合，将真正助力大众成为创客，也将成为青少年工程创新教育的重要工具。

消费级市场的繁荣是一个良好起点，而增材制造能发挥巨大作用的领域在于工业级技术与装备。在涉及国家安全的航空航天、军工领域，各国竞争态势日益清晰。美国国防部2026财年预算中，用于增材制造相关项目的资金高达33亿美元，较上一财年增长83%，创历史新高；NASA与DARPA同期持续加码太空增材制造，NASA提出2030年前实现月球基地基础设施的原位建造，DARPA则重点突破大型卫星天线、太阳能帆板等空间结构的在轨打印技术。英国、日本也相继大幅增加投入，日本瞄准提升本国增材制造装备在全球的市场份额。

面对激烈竞争，美国一方面对我国高端工业级增材制造技术与装备实施严格封锁禁运，另一方面对我国消费级设备加征关税，意图削弱出口。对我国而言，这既是压力，也是方向指引——对方封锁的，正是我们需要突破的。

我国已加紧部署增材制造科技重点计划，建立了国家增材制造创新中心，工业级各主流工艺与装备基本完成开发，在航空航天大型构件乃至微纳器件领域均已形成布局，并取得一些技术突破。但必须清醒认识到：高端金属增材制造设备进口仍占主导，核心元器件进口超过半数；针对具体应用场景的专用设备有待开发，现有研究成果有待工程化落地，一批装备有待迭代升级和产业化；原创技术方面，工业级增材制造的核心专利多数仍源自美国、以色列及欧洲。

要实现自主突破，根本在于强化面向应用的基础研究。工业级增材制造有一道核心技术难题：如何避免和减少缺陷，实现稳定的控形控性制造。金属材料在增材制造过程中的相变，是强非平衡凝固动力学过程，与传统铸造、锻压的结晶机制完全不同，其引发的缺陷是航空航天等高端装备应用的主要障碍。解决这一问题需要深入的基础研究发现规律，辅以在线监测与工艺优化。同时，增材制造在效率、成本及多场景适用技术方面，也需要持续的研究、开发与迭代。

增材制造本身也正在成为新材料快速开发的理想平台。新型铝合金、高温合金、高熵合金、金属及陶瓷复合材料的研发，都可以在增材制造平台上大幅加速。国家增材制造创新中心开创的金属丝直写技术，经过在微重力、高度真空、大温变等极端环境下的验证，已证明是适用于太空制造的有力装备——这一方向与NASA、DARPA重点布局的地外原位制造形成了正面交会。此外，增材制造正深度融入复合材料结构成型等传统制造工艺，通过快速制造复杂高性能模具、减少铺设缺陷，持续赋能高端制造能力升级。

推动增材制造从起点走向全面发展，需要在认识、政策和机制上同步跟进。增材制造是适用于各领域的共性技术，各行业对材料、工艺与装备的需求差异显著，需要各科技计划联动支持，对共性技术平台给予持续稳定投入。在航空航天、军工等国企的设备采购中，不能一律以销售业绩作为投标门槛，应给自主开发的技术装备优先空间，切实推行首台套、首批次的引导政策。各行业领导层和技术人员也需要提高认识——增材制造并非万能，但在支持创新开发、实现快速低成本迭代、加工传统工艺难以实现的复杂结构等方面，具有不可替代的优势，应当用在最能发挥价值的地方。

从消费级3D打印机走进千家万户，到工业级装备在航空航天、太空制造等战略高地上的深度应用，增材制造的发展正处于承前启后的关键阶段。起点已经具备，方向也十分清晰。将这一共性技术的潜力真正转化为中国制造业的创新动能，需要全社会在认知、投入与机制上的共同推进。