面向国家重大需求突破行业技术瓶颈

赵纪元

国家增材制造创新中心坚持市场化的运作机制，深化政产学研用多方合作。面向国民经济主战场和国家重大战略需求，致力于技术研发、转移转化，助力基础研究技术成功跨越“死亡之谷”，充分开展科技成果转移转化的辐射带动能力建设。

增材制造，俗称3D打印，作为全球范围内新一轮科技与产业革命中至关重要的一部分，是现代科技发展中一项核心及颠覆性技术。世界各国纷纷将增材制造作为未来产业发展的新增长点重点培育，如美国“再工业化构想”、日本“工业智能化”和德国“工业4.0”等先进制造业战略部署均聚焦增材制造产业。近年来，我国相继出台了多项措施来推动增材制造产业，明确增材制造是中国制造强国战略十大重点领域之一。增材制造技术作为一项解决我国制造业瓶颈环节的利器，对推动我国高端制造业的创新发展、促进我国制造业转型升级具有重要的战略意义。

立足全球产业趋势 响应国家战略需求

近几年，增材制造产业发展如火如荼，全球市场规模逐年增加，世界上主要发达国家均在构建其增材制造创新体系和创新网络，加速科技创新和成果产业化。我国增材制造产业在《国家增材制造产业发展推动计划》等相关政策的引导和支持下，关键技术不断突破，应用领域日益拓展，产业规模不断扩大，但整个产业发展还存在着一系列的问题。

从总体来看，我国增材制造产业呈现出“小、散、弱”的狀态，未形成完整技术供应链和产业链，与国际水平存在一定的差距，需要对源头创新、基础研究、核心技术、工程应用创新等发明统一规划，因此亟须建设国家级创新平台，整合资源，聚集优势力量，为行业提供核心技术和共性技术，引导行业健康发展。

国家级制造业创新中心是新时期制造强国建设的战略支撑。我国通过搭建各个领域的国家级创新中心，实现产业资源的统筹，引领行业健康发展。

2015年卢秉恒院士带领考察团赴美实地调研考察制造创新网络计划，多次研讨国家增材制造创新中心建设机制思路，确定了初步的方案，并得到工程院的充分肯定；2016年多次召开专题会议，听取股东、科研机构、联盟会员单位、重要用户企业、政府相关机构意见，反复修改建设方案；6月创新中心依托公司——西安增材制造国家研究院有限公司正式成立；创新中心建设方案根据各专家和领导的指导意见和建议进行不断修改、完善，经过共同努力，于2016年10月通过专家论证，2017年1月获得工信部正式批复。

作为增材制造领域唯一国家级创新平台，国家增材制造创新中心深入贯彻落实中国制造强国战略，坚持创新驱动，以增强增材制造产业技术创新能力为目标，以制造业转型升级、培育发展新动力的重大需求为导向，面向国家重大需求和战略布局开展关键共性、核心技术研发，积极推进技术转移转化、产业孵化，充分发挥国家级创新平台作用，全面提升我国制造业竞争能力。

构建“企业+联盟”创新模式 打造三大平台

创新中心汇聚了增材制造领域优势企业、高校、科研院所，吸引了陕西瑞特、陕西煤化工、北京煜鼎、北京恒创、武汉华科、宁夏共享、安泰科技等13家国内外核心企业为股东，航天科技、航天科工、中国航发等8家重点用户单位，西安交大、西工大、清华大学、华中科大等5所高校，中国机械研究总院、西北有色金属研究院等5家研究机构，以及陕西金融控股集团等20多个单位参与。采用“企业+联盟”的发展模式，公司专注增材制造行业关键共性技术研发，通过互联网和创新联盟在全国推广研究成果，联盟负责统筹协调增材制造技术和产业相关资源，提升相关领域的研究、开发、制造、服务水平，促进增材制造技术标准的推广和应用，推动产业发展。

创新中心以全国增材制造（3D打印）产业技术创新联盟为扩展平台，整合行业的优势资源与发展需求，以行业共性和关键技术问题的研究为主要任务开展工作，推动产业发展。目前，联盟成员已发展200余家，均为增材制造创新链中的优势企业、高校院所、产业园区、金融投资机构等，覆盖生物医疗、航空航天、汽车工程、文创教育等行业。

开展创新能力建设，坚持补齐创新链的短板和弱项。创新中心着力打造增材制造研发中试、公共测试、共性技术服务三大平台，采用先进的工艺和装备形成面向增材制造产业需求的创新能力，实现对产业发展的辐射带动作用，通过为行业用户提供研发中试、检验测试、大数据等服务，弥补创新链条中从实验室样品到生产线产品中间涉及的工艺、材料、设备、检测等短板和弱项，加快成果大规模商用进程。

研发中试平台。面向行业用户的技术验证和加工需求，建立包括材料制备、创新设计、前处理、打印制造、后处理等通用研发中试线，包括材料制备装备、产品优化设计工作站、金属/非金属3D打印设备、HIP热等静压、磨粒流、CNC数控加工等，初步具备对外提供服务能力；面向不同应用领域的特定产品，建立以增材制造技术和装备为核心的多条特定中试研发线，实现不同需求的研发中试服务，包括大型构件、增减材、微型涡喷、微滴喷射、精准医疗等。

公共测试平台。针对材料、增材制件的不同性能提供检测、测试服务，并建成多个检测实验室，目前，正在积极申报CANS、CML实验室认证和三维打印产品国家质检中心。

共性技术服务平台。通过搭建大数据云平台、增材制造供应链云平台、信息服务平台、网络化共享平台，实现大数据支撑、技术供应服务、信息库归类、资源共享的智能化协作，服务于全国制造业。

坚持关键共性技术研发 突破行业技术瓶颈

关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，以关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新为突破口，努力实现关键核心技术自主可控，把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中。创新中心致力于技术成熟度4～7级的行业前沿、共性和关键技术的研发、技术转移转化，重点解决技术研发、转移转化、首次商业化的缺失环节，搭建基础研究和产业的桥梁，形成对产业共性技术的支撑，为行业发展提供竞争能力。

面向国家重大需求，服务国之重器，解决关键工艺装备问题。针对航空航天领域，开展大型结构件项目研究，突破丝材成型关键工艺技术，完成国内首个最大尺寸铝合金火箭贮箱制造；增减材复合制造技术及设备项目已完成机匣增材成型设备样机研制，开展航空发动机机匣、火箭发动机涡轮盘等精密零件的激光送粉增减材复合工艺关键技术研究；微型涡喷航空发动机创新设计项目已实现一体化设计，突破航空发动机集成设计、增材制造技术，零件数量减少94%，降低总重量5%～8%，实现整机点火试车。

面向“卡脖子”技术领域，攻克核心元器件，打破国外产品垄断。微滴喷射3D打印头项目已开发成功基于MEMS工艺的硅基打印头，具备工业级应用打印头10000支/年的封装能力，并形成面向应用端材料体系开发能力；开发国际首创大功率高精度数字式多模扫描电子枪技术，解决EBSM应用发展的瓶颈问题。

面向国民经济主战场，解决民生大计，增强造血能力。精准医疗项目获得国内首个个体化定制骨科内植物器械注册证，设计打印国内首例瓣周漏模型，聚焦3D打印医疗，服务民生。快速制造复材车身电动汽车项目已初步实现汽车车身一体化制造。

面向世界科技前沿，探索关键技术，开拓应用前景。现已投入开展太空3D打印、建筑3D打印项目，原型机正在搭建和测试。

面向行业标准缺失，加快增材制造标准体系建立。行业标准的缺失，使前沿技术和行业应用无法实现高效衔接，在一定程度上减缓了整个产业的发展进程。创新中心一直注重标准研究，加强顶层設计，提升标准质量，完善标准体系；同时加强国际标准化交流合作，提高国际话语权，现已成为国际增材制造标准委员会成员，并提交国际标准提案1件。同时形成国家标准1项，建议国家标准2项，建设一批企业标准。

瞄准市场发展 制定战略布局

目前增材制造技术处于井喷期，产业发展迅速，年复合增长率是24%左右。创新中心结合国际市场发展与国家战略布局制定目标，致力于弥补基础研究和企业应用之间的鸿沟，提供产业化核心、关键、共性技术，形成集技术研发、中试、公共测试、制造服务、产业孵化、投融资和人才培养于一体的具有支撑行业发展的创新中心。

现代化企业管理，精英团队支持，矩阵式研发体系。创新中心依托单位——西安增材制造国家研究院有限公司实行独立法人、公司化运作、企业化管理，拥有一支以中国工程院院士、特聘教授为学术带头人，以高级工程师、博士为骨干，以硕士、专业技术人员为主体的综合实力雄厚的高端、专业的人才团队，并成立技术专家委员会，对公司发展方向、自主研发项目进行技术研判。公司设立研发、技术推广、国际交流、培训部等7个职能部门和创新设计、材料、装备、检测等7个专业研究所，布局多项自主研发项目，聚焦重大设备、重要材料、关键工艺、核心软件、核心元器件等共性关键技术，实现有组织的研发、项目经理负责制和矩阵式管理。

坚持市场化的运作机制，深化政产学研用多方合作。创新中心积极开展政产学研用深度融合的技术创新机制建设，最大限度激发市场主体活力和创造力，同多家增材制造领域优势企业、科研、高校院所合作，签订合作协议、成立联合实验室。加强技术合作，与航天科技集团、中国航发四川燃气涡轮研究院、震旦（中国）、上海国际汽车城、华曙高科、特检院等单位签订合作协议，开展技术合作；注重国际交流，与德国西门子、3D Systems、Stratasys等公司以及多家国际知名高校签订合作协议，共建联合实验室、联合培养人才，被批准为陕西省国际科技合作基地。

推动产业化发展，加快科技成果转移转化。创新中心面向国民经济主战场和国家重大战略需求，致力于技术研发、转移转化，助力基础研究技术成功跨越“死亡之谷”，充分开展科技成果转移转化的辐射带动能力建设。目前已孵化企业3家，其中西户众创投资管理公司负责运营“西户众创空间”为孵化企业提供服务，西安恒天元先进制造技术有限公司从事国防领域技术研发，江西小满科技有限公司从事增材制造医疗领域内的技术开发和服务等业务。

注重知识产权，推动创新驱动发展。为了更好地发挥知识产权激励创新的保障引领作用，为创新驱动的发展提供有力支撑，培养员工知识产权保护意识，提升创新能力和创造积极性，创新中心设立知识产权办公室，建立知识产权管理体系。已受理发明专利45件，授权实用新型专利40件；已受理计算机软件著作权登记申请3件。

提升可持续发展能力，实现自我造血。加快形成自我造血循环发展的商业模式，在技术服务、技术转让、知识产权运用等方面进行积极探索创新商业模式，逐步实现自主经营、自负盈亏、自我造血、自我发展。通过承担国家战略项目、承担企业委托研发、申请财政资金、发展联盟金卡会员、建立基金等方面实现创收。

培养创新领军人才，打造3D打印黄埔军校。开办增材制造“科技精英与管理高手”高级研修班，与西安交大协同培养“增材制造（3D打印）技术”全日制工程硕士研究生，与西安交通大学、佐治亚理工共同培养本科生，开办“机械工程3D打印国际菁英班”。通过专业化人员培养，为国家储备一批优秀3D打印精英。

营造良好环境 全面提升创新能力

制造业是一个工业化国家的重要基础，科技创新是推动制造业发展的主要驱动力。全面提升创新能力，加强国际竞争力，我国制造业企业应该做到：第一，坚持关键、前沿共性技术的研发定位，加快突破技术瓶颈，抢占科技前沿。鼓励企业自主研发，并给予配套政策支持。第二，要补齐产业基础短板。我国制造业与国际先进水平相比，在关键材料、基础工艺、核心元器件等工业基础方面还存在不少短板。第三，增强技术供给能力，提升产品供给质量。构建高校、科研机构与企业之间科技成果转化的桥梁，实现技术产业化。

在国家制造业创新体系的建设政策方面，一是构建良好的创新环境，这是制造业创新发展的重要前提和有效保障。我国制造业创新环境日益优化，将政策、资金、人才等要素都逐渐汇聚到制造业创新体系建设当中。二是国家政策引领，专项资金支持，吸引广大企业纳入制造业创新体系建设中，聚集优势力量，发挥企业专长。三是促进互联网与制造业深度融合。随着新一代信息技术加速突破、数字经济蓬勃发展，技术创新、产品创新、业态创新、模式创新和产业创新成为信息化和工业化深度融合的重要基础。四是鼓励金融机构介入制造业。

大国创新，当有重器。中国要强盛、要复兴，就一定要大力发展科学技术，突破关键核心技术，抢占国际科技创新高地。国家增材制造创新中心以推动制造业创新发展为己任，坚持需求导向、问题导向、目标导向，承载国家使命，体现国家意志和需求，发挥国家级创新平台作用，不忘初心，勇挑重担，撸起袖子加油干，为我国制造业转型升级不断努力。