模具是“万业之母”，主要应用在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯领域。我国是全球主要的注塑模具和冲压模具生产国之一，主要应用在汽车、家电、消费电子、仪器仪表、航空航天和医疗器械等产品的加工成型。根据中国模具工业协会，我国模具产业冲压模约占37%，塑料模约占43%，铸造模（包含压铸模）约为10%，锻模、轮胎模、玻璃模等其他类模具占10%，与工业发达国家的模具产业结构基本一致。

增材制造-打印技术其中一个显著优势是在无需模具的情况下直接制造出零部件，随着打印材料的发展，增材制造质量控制水平的提升，打印技术正在从少量原型产品的制造，向最终零部件的批量制造方向发展。如果从这个角度来看，打印技术与模具制造技术似乎是一对矛盾， 打印似乎要让制造流程跳过模具这一个环节…

打印成就模具 vs 打印“跳过”模具

© 科学谷

变与不变之间的机遇

那么对于国内的模具制造企业，如何理的理解打印对模具行业带来的威胁、挑战与机会？如何决策在“变”与“不变”中取得发展机遇的最大化？这就需要从“底层”逻辑中理解打印发展的运行逻辑与趋势，以及对模具带来的冲击的冲击力在何方？

从制造进化角度，宏观层面看，制造会逐步进化掉中间的冗余和繁琐的组装拼接，或许打印的终极发展会废除现在很多压铸、锻造用模具的存在，保留下来的是一些打印难以实现的超大零件或者是批量非常大零件的制造，那些必须通过传统方式加工才具备经济效益的零件所需的模具将得以保留。另外一方面保留下来的是跟电子、白色家电、日用品相关的注塑模具。无疑在朝向资源利用率更加高效、更加可持续发展的方向发展，这是支撑打印渗透到制造的方方面面的发展逻辑。

然而，从另一方面看，打印又使得模具变得更加重要了，譬如说米其林这家公司如此专注，做了这么多年的轮胎，为什么收购addup这家打印设备企业，米其林通过自己拥有打印技术来探索轮胎模具的制造，这其中的逻辑主要是因为打印成就复杂形状的能力，金属打印很好的解决了刀具干涉的问题，当复杂与可制造不再是困扰轮胎模具制造的最大因素的时候，打印很好的释放了轮胎产品设计迭代的便捷，也催生了新型的轮胎制造能力。

© 米其林

例如通过打印技术，米其林设计出独特的雕塑系列轮胎，打印成为米其林轮胎取得竞争的决定因素之一。

© 米其林

不过值得注意的是，米其林还反向布局了打印无充气轮胎的技术路线，这或许为将来轮胎的制造“跨过”模具这个环节埋下了伏笔。

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国内，作为国内较早在轮胎模具制造领域引进增材制造的企业，巨轮智能目前已建成非金属（高分子复合材料）增材制造-打印生产线，用于生产轮胎模具基础模，一方面提升加工效率，另一方面节约材料、设备、刀具成本，具有一定的生产优势。

发展的底层逻辑

那么抬升一个维度来看，无论是成就更好的模具，还是跨过模具直接用于制造，打印得以迅速发展的底层逻辑是什么呢？根据ACAM德国亚琛增材制造中心，一方面，打印改变了制造逻辑。通常对于同一个产品来说，通过传统制造技术生产的数量越多，产品的单件成本也随之呈下降趋势；而对于打印-增材制造来说，单件成本与产量的相关是独立的，这是在考虑可扩展时需要考虑的因素。另一方面，关于产品的复杂。通常在通过传统制造技术来生产零件时，产品越复杂，成本越高，企业则需要很昂贵的投资（包括新的模具，甚至是新的设备来实现）；而对于增材制造来说，零件的复杂与成本的相关也是独立的，零件几何形状的复杂通常并不会带来额外的制造成本。

从这两个逻辑角度看，打印这种带有鲜明数字化特征的技术，这意味着增材制造能够改变产品的生产方式是本质的，不仅可以实现个化，还可以实现功能化导向的制造。从产品发展的角度看，人类在利用大自然所赐予的资源方面，在朝向资源利用率更加高效、更加可持续发展的方向发展。而打印在材料利用的经济上，材料的可回收方面无疑带来了划时代的改变，这也是这项技术是第四次工业革命的一项核心技术的底层逻辑。

例如，宝马德国在世界范围内首次将金属打印集成到汽车自动化制造工艺中，两条生产线其中一条在GKN在波恩的工厂，另一条在宝马集团在慕尼黑的工厂。项目的设计目标是通过自动化将人工活动从35% 减少到5%，打印金属零件成本降低一半以上。

从制造业的角度看待打印，很容易看到打印在汽车领域实现产业化面临着诸多的挑战，包括打印制造产品的最大尺寸，零件质量的一致，适用于汽车行业的材料，满足汽车行业的制造效率，满足汽车行业的低成本挑战等，那么宝马汽车为什么要挺进打印的产业化领域呢？

这就类似于电动汽车刚刚发展的初期，很多人认为电动汽车无法像燃油车这样马力十足，电动汽车的动力和续航能力都存在致命的缺陷。然而，环顾能源发展的底层逻辑，人类在地球上繁衍生息着么多年，目前所赖以生存的很多能源总有一天会使用殆尽，而能带给持续供给的最可靠的能源是太阳能，太阳能能够转化的是电能，这也是电动汽车势必会取代燃油车的底层逻辑。

根据ACAM亚琛增材制造中心，打印-增材制造受制于高成本、高材料价格、高手动工作量、低生产效率、设备之间沟通不畅、端到端的质量保证缺乏一致等等问题，这些制约因素导致增材制造很难进入到汽车的产业化全自动生产线的形态。

而宝马的这个案例中，开发了一条能够在计算机控制下自行执行所有工作步骤的生产线。通过这种方式，组件可以自主设计、生产和返工。甚至使用的金属粉末也会自动回收。无人驾驶运输系统在生产线的各个模块之间移动原材料和最终产品，这些机器由一个控制单元协调，来自各个生产线模块的所有生产数据都在其中汇集。

由此可见，打印将对传统制造模式带来很大的冲击，业界必须清醒的看到这一点，认可打印技术带来的颠覆潜力，才能更好的抓住机遇。业界需要认知到打印技术不是噱头，打印技术之美，美在让人类创造财富、创造美好生活的方式更加可持续。

那么打印对模具带来的机遇又是什么呢？这需要来理解打印用于产品的制造在模具哪些层面上正在增加制造附加值的发展逻辑。

根据科学谷的《打印与模具行业白皮书》，打印目前可以用于制造塑料产品，这对注塑模具存在一定的冲击，然而打印另外一方面正在成就更好的注塑模具。包括米其林金属打印子公司Addup也在规模化部署随形冷却模具制造技术，科学谷在《打印模具的价值怎么衡量？》一文中，分析了打印技术随形冷却模具中容易被模具制造用户所忽略的价值，包括材料的节约，后期机加工过程中对刀具磨损的减少，以及对机床占用成本的降低等等。因此，衡量模具的价值也从单纯评估模具的价格，转变为全生命周期的评估（包括模具打印生产，后处理加工，注塑过程模具寿命，注塑成功率，产品质量等等），这里面包含了打印所创造的附加值考量。

无疑，打印是天然的价值放大器，这对于模具企业的转型升级带来了机遇，国内目前也出现了通过打印迅速获得发展的模具企业，例如深圳德科。当然，在打印的模具方面上，由于没有增材专用夹具，业内普遍使用人工调校工件水平度、手动找中心点的方式，而这一环节又十分依赖于人员的熟练程度并受工件大小及复杂程度的影响。在这方面，业界可以向富有经验的企业寻求解决方案，例如GF加工方案还在华东、华南以及西南各区域建立了模具 打印创新平台，平台中汇聚了模具头部企业、材料供应商、注塑机厂家等等，从而促进模具制造上下游企业之间的深度合作。

NanoSteel

百花齐放的发展机会

不仅仅是随形冷却注塑模具这样典型的案例，也不仅仅是轮胎模具这样颇为细分的应用，打印在模具领域的应用正在呈现出百花齐放的态势。

另外一个案例是在鞋底模具生产过程中，打印技术相比传统制鞋工艺更智能化、自动化，具有省人、高效、精准、灵活等优势。

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传统制鞋市场，鞋模的制作从设计到一双成品鞋模需要经过编程、CNC、机械加工、修模、试模、咬花等工序，加工工序较复杂，打印一键式操作，可直接提取鞋模三维数据，经过简单的加支撑及切片处理导入打印机，待打印完成即可得到鞋模，不论鞋底花纹及表面精细度都贴合三维数据满足应用需求。打印技术极大简化了生产流程，降低了产品综合成本并加速了产品线的优化迭代。应用的优越在生产制造过程中得以充分体现。在这方面，国内Uniontech-联泰科技的打印系统将图片转换成皮纹贴于三维数据上，精细花纹连同整个鞋模一体打印出来。精细度高，成品表面质量好，缩短了生产制程，降低了成本。

成本和产品的差异化一直是企业竞争的核心因素，新的生产方式如何为企业的产品差异提供帮助，如果企业能够充分利用的打印所带来的创新的能量，就一定能在市场中占据优势地位，而对于模具企业来说，懂得取舍，懂得聚焦，在聚焦的基础上利用打印实现高附加值模具的制造，将是另外一条上升路径。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注科学谷发布的白皮书系列。

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关于首批增材制造典型应用场景名单的公示

根据《工业和信息化部办公厅关于征集增材制造典型应用场景的函》（工信厅通装函〔2022〕57号），现将拟入选的增材制造典型应用场景名单进行公示，请社会各界监督。如有异议，请在公示期内将意见书面反馈至工业和信息化部装备工业一司（智能制造处）。

电 话：010-68205630/5608

传 真：010-66013726

工业和信息化部装备工业一司 2022年8月2日

一、工业领域

1 复杂结构产品轻量化设计

基于增材工艺的航天关键零部件整体轻量化设计

装备制造商：上海探真激光技术、西安铂力特增材技术股份

服务提供商：上海航天精密机械研究所

应用单位：中国航天科技集团

2 产品原型快速试制

5G 通讯电子器件快速试制

装备制造商：重庆摩方精密科技

应用单位：深圳市信维通信股份

3 多材料结构一体化制造

机载曲面装置多材料一体化制造

装备制造商：西安瑞特三维科技

应用单位：中国电子科技集团

4 多材料结构一体化制造

航天发动机关键零部件多材料一体化制造

装备制造商：南京中科煜宸激光技术

应用单位：上海交通大学、南京航空航天大学、北京科技大学

5 复杂结构产品整体化制造

卫星关键零部件整体化制造

装备制造商/服务提供商：西安铂力特增材技术股份

应用单位：中国航天科技集团

6 复杂结构产品整体化制造

航天发动机关键零部件整体化制造

装备制造商：天津镭明激光科技

应用单位：湖北三江航天红阳机电

7 复杂结构产品整体化制造

民用客机关键零部件整体化制造

装备制造商：西安铂力特增材技术股份

服务提供商：上海飞机制造、中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心

应用单位：中国商用飞机有限责任公司

8 复杂结构产品整体化制造

无人机关键零部件整体化制造

装备制造商：南京中科煜宸激光技术

应用单位：中国航空工业集团

9 零件批量生产

航空发动机关键零部件批量生产

装备制造商：天津镭明激光科技

服务提供商：鑫精合激光科技发展（北京）

应用单位：中国航空发动机集团

装备制造商：天津清研智束科技

应用单位：中国航空发动机集团

10 专用工具工装制作

柴油机专用工装敏捷换型制作

装备制造商：湖南华曙高科技股份服务提供商：潍柴动力股份

应用单位：潍柴（潍坊）材料成型制造中心

11 专用模具制造

工程机械涡轮随形水冷模具制造

装备制造商/服务提供商：上海汉邦联航激光科技

应用单位：上海荣科旭阳智能科技

12 专用模具制造

汽车发动机气缸盖随形水冷模具制造

装备制造商/服务提供商：西安增材制造国家研究院

应用单位：重庆长安汽车股份

13 专用模具制造

航空发动机关键零部件砂型模具制造

装备制造商：广东峰华卓立科技股份

服务提供商：四川卓华增材制造有限责任公司

应用单位：中国航空发动机集团

14 专用模具制造

工程机械液压多路阀砂型模具制造

装备制造商/服务提供商：江苏徐工工程机械研究院

应用单位：徐州徐工精密工业科技、徐州阿马凯液压

技术

15 专用模具制造

压缩机关键零部件砂型模具制造

装备制造商/服务提供商：共享智能装备

应用单位：烟台冰轮重型机件、格力（武安）精密装备制造

16 零件修复再制造

工程机械关键零部件修复与再制造

装备制造商/服务提供商：江苏徐工工程机械研究院

应用单位：徐州重型机械、徐州徐工液压件

17 零件修复再制造

风电机组关键零部件表面强化修复

装备制造商/服务提供商：清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地

应用单位：东方电气风电股份

18 零件修复再制造

煤矿综采液压支架修复与再制造

装备制造商/服务提供商：郑州煤机综机设备

应用单位：内蒙古锦泰碓臼沟煤炭

19 零件修复再制造

汽轮机叶片修复与再制造

装备制造商/服务提供商：中国科学院重庆绿色智能技术研究院

应用单位：东方电气集团东方汽轮机

20 消费品批量定制生产

一体式鞋履批量定制生产

装备制造商/服务提供商：安徽光理智能科技

应用单位：李宁（中国）用品、匹克（中国） 、厦门乔丹科技

二、医疗领域

21 医疗植入物定制

钴铬钼合金骨科植入物定制

装备制造商：广州雷佳增材科技

服务提供商：纳通生物科技（北京）

应用单位：北京大学第三医院

22 医疗植入物定制

钛合金骨科植入物定制

装备制造商：湖南华曙高科技股份

服务提供商：湖南华翔医疗科技、博志生物科技（深圳）

应用单位：南华大学附属第一医院、郑州大学第一附属医院、天津市天津医院

装备制造商：天津清研智束科技

应用单位：沈阳市骨科医院

23 医疗植入物定制

钽金属骨科植入物定制

装备制造商/服务提供商：广州赛隆增材制造有限责任公司

应用单位：陆军军医大学西南医院

24 医疗植入物定制

可降解骨科植入物生物增材制造

装备制造商：中国科学院沈阳自动化研究所

服务提供商：维度（西安）生物医疗科技应用单位：空军军医大学唐都医院、北京协和医院

25 医疗植入物定制

可降解软组织修复植入物生物增材制造

装备制造商/服务提供商：广州迈普再生医学科技股份应用单位：中国人民解放军总医院、首都医科大学宣武医院、北京协和医院

26 修复体制作

基于云平台的义齿全流程制作

装备制造商：南京铖联激光科技

服务提供商：深圳市金悠然科技、珠海维登国际义齿

研发制造

应用单位：江苏省口腔医院

27 诊疗辅助器具制作

骨科手术定位导板制作

装备制造商：湖南华曙高科技股份服务提供商：湖南华翔医疗科技

应用单位：中南大学湘雅医院、中南大学湘雅三医院、湖南省肿瘤医院

28 诊疗辅助器具制作

CT 检查用钨栅格制作

装备制造商：上海汉邦联航激光科技服务提供商：上海联影医疗科技股份

应用单位：北京协和医院、复旦大学附属中山医院

29 诊疗辅助器具制作

全彩仿真器官及手术规划模型制作

装备制造商/服务提供商：珠海赛纳三维科技

应用单位：广东省人民医院

30 诊疗辅助器具制作

超精密医疗微针器件微纳打印

装备制造商/服务提供商：重庆摩方精密科技

应用单位：首都医科大学附属北京同仁医院

31 个化矫正器具打印

口腔正畸牙模批量定制生产

装备制造商：上海普利生机电科技

服务提供商：无锡时代天使医疗器械科技

应用单位：北京大学口腔医院、四川大学华西口腔医院、上海交通大学医学院附属第九人民医院

装备制造商：苏州中瑞智创三维科技股份

服务提供商：上海时代天使医疗器械、杭州美齐科技

应用单位：浙江大学医学院附属第一医院、浙江大学医学院

附属第二医院、浙江大学医学院附属口腔医院

32 个化矫正器具打印

脊柱侧弯矫正器批量定制生产

装备制造商/服务提供商：上海盈普三维打印科技

应用单位：中山市陈星海医院

33 个化矫正器具打印

基于数据学习的个化康复支具打印

装备制造商/服务提供商：武汉必盈生物科技

应用单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院、武汉市第四医院、武汉大学中南医院

34 细胞/组织/器官打印

医疗科研活体组织细胞打印

装备制造商：广州迈普再生医学科技股份

应用单位：北京大学口腔医院、四川大学、佛山市妇幼保健院

三、建筑领域

35 建筑设施整体制造

建筑、景观、设施整体制造

装备制造商/服务提供商：南京绿色增材智造研究院

应用单位：中国建筑第二工程局、中铁建工集团、江苏省建工集团

四、文化领域

36 文物复刻展示

超大体量不可移动文物复刻与巡展

装备制造商/服务提供商：美科图像（深圳）

应用单位：云冈研究院、龙门石窟研究院、敦煌研究院

受工业和信息化部装备工业一司委托，中国增材制造产业联盟作为支撑单位，协助组织本次增材制造典型场景相关工作。

原文链接：https://www.miit.gov.cn/zwgk/wjgs/art/2022/art_c33331250e50440480f36393af369a.html