陸炳衡院士：我が国における積層造形技術と産業発展に関する研究

著者: 王磊、陸炳衡出典: 中国工程院誌

編集者注

新興の製造技術として、付加製造は継続的にその応用分野を拡大し、先進製造分野で最も急速に成長する技術方向の 1 つになりました。付加製造業界の発展は、現代の製造業の育成と拡大、および伝統的な製造業の変革とアップグレードに貴重な機会を提供しました。

中国工程院院士の陸炳恒氏の研究チームは、中国工程院の機関誌「中国工程科学」2022年第4号に「わが国の付加製造技術と産業発展に関する研究」と題する論文を発表した。本稿では、世界の付加製造技術の発展動向と産業発展の動向の分析に基づき、わが国の付加製造技術と産業の発展動向を総合的に整理し、共通技術研究と基本部品能力の不足、国際市場に向けた特許配置の遅れ、産業規模と産業クラスターの構築深化の必要性など、わが国の付加製造産業が直面している問題を分析している。本稿では、積層造形産業の将来展望に焦点を当て、バイオ医薬品や医療機器の積層造形、大規模高性能複合部品の積層造形、宇宙積層造形、積層造形に基づく構造革新、新素材の発明などの主要な開発方向を示し、提案しています。記事では、付加製造の共同イノベーションメカニズムを構築し、企業のアプリケーションイノベーションの実施を支援すること、主要な設備ニーズを中心に付加製造プロセス変革に関する専門技術研究を実施すること、地域の付加製造産業クラスターの構築を深めることを推奨しています。

1. はじめに

現在、積層造形（3Dプリンティングとも呼ばれる）に代表される新たな製造技術は、基礎研究、キーテクノロジー、産業インキュベーションの分野で急速に発展しています。付加製造技術は、製品の設計と製造プロセスを一変させ、多くの分野で科学技術革新の「加速器」とみなされ、製造業の革新的発展を支える重要な基礎技術となっています。さらに、製品の生産モデルを変え、カスタマイズ、パーソナライズ、分散型の製造を推進しています。クラウド製造を通じて、ビッグデータ技術と組み合わせることで、従来の製造業のアップグレードを加速し、パーソナライズ、インテリジェント、社会化された製造業を実現しています。製造業の推進と破壊に大きな役割を果たし、航空、宇宙、エネルギー、国防、自動車、バイオメディカルなどの分野でコア製造技術のブレークスルーと飛躍的発展を促進しています。

積層造形の技術と産業研究は国内外で注目されている話題です。米国のマッキンゼーコンサルティング社は、2025年の経済発展を左右する12の破壊的技術のうちの1つが積層造形であると考えている。報告書「積層造形の主流化」では、積層造形の40年間の発展について議論し、積層造形が主流の製造技術になると結論付けている。近年、中国工程院の戦略的新興産業プロジェクトグループは、付加製造産業の発展動向に注目し続け、「第14次5カ年計画」期間および中長期の付加製造産業ロードマップを議論してきました。研究によると、積層造形は材料指向の製造技術であるため、ポリマー、金属、セラミック、ガラス、複合材料において、印刷精度、印刷規模、印刷速度のバランスをとるのが難しいという矛盾が依然として一般的にあることが指摘されています。本稿では、国内外の積層造形産業の発展プロファイル、マクロ戦略、および典型的なアプリケーションの比較分析に基づいて、積層造形に関連する標準システム、人材育成、および業界動向について説明します。世界経済フォーラムなどの団体は共同で「付加製造のブレークスルー：拡張性と主要課題克服のための運用ガイド」を発表した。このガイドでは、今後10年間で3Dプリントされた工業部品が生産・製造現場で大規模に利用されるようになると予想し、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の予防・抑制と付加製造技術の応用との相関関係を解説している。

わが国の製造業は、複雑な国際協力情勢と熾烈な産業競争に直面しており、ハイエンド装備製造業の発展は必然的に妨げられ、先端技術とエンジニアリングの自主開発は潜在的な課題に直面しています。高品質な発展への転換の過程で、製造強国構築戦略をしっかりと実行する必要があります。注目すべきは、わが国の製造業は積層造形に代表される新しい製造技術の推進と応用に非常に熱心であるが、業界と比較すると積層造形技術と世界の先進レベルの間にはまだギャップがあり、国内の製造企業の多くはまだ積層造形技術に触れ、模索的な応用を行っている段階にあり、十分に習得し、転換・応用し、増分価値を創造するという目標は達成されておらず、国情を踏まえた積層造形技術の企画と産業発展に関する研究は十分に深く十分ではないことである。これに対応して、本稿では、積層造形技術と産業の進歩を包括的に整理し、現在の発展に存在する問題を分析し、バイオメディカルと医療機器、大規模高性能複合部品、宇宙積層造形、構造革新、新素材の発明などの主要な方向性を明らかにし、わが国の積層造形分野における技術革新、産業のアップグレード、マクロ戦略などの研究に基本的な参考資料を提供することを目指しています。

2. 国際的な付加製造技術と産業発展

1. 積層造形技術の国際動向

付加製造に関連する新しいプロセス、新しい原理、新しい材料、新しいアプリケーションが世界中で絶えず登場しており、4Dプリンティング、宇宙3Dプリンティング、電子3Dプリンティング、細胞3Dプリンティング、マイクロナノ3Dプリンティングなどの新しい概念が絶え間なく登場しています。エンジニアリングプラスチック、セラミックス、樹脂系繊維強化複合材料などの積層造形技術は徐々に成熟し、適用可能な材料の種類や適用範囲が拡大し、代表的な金属積層造形構造の機械的特性は安定傾向にあり、鍛造品の性能を部分的に上回るところまできている（表1参照）。高エントロピーアモルファス合金などの新しいタイプの合金材料の組成設計、材料ゲノム設計、マルチマテリアル機能傾斜構造、メタマテリアル構造、バイオニック材料とその構造、電磁シールド機能を備えた複合材料構造、材料構造と機能の統合設計、3Dプリントナノ構造、軸ステレオリソグラフィー印刷、4Dプリントインテリジェント材料、生体細胞印刷、付加製造、極限環境での応用など、革新的かつ分野横断的な技術研究において大きな進歩がありました。サポートなしの金属成形、大判の高エネルギービーム高密度アレイによる金属（または焼結ナイロン）の局所選択溶融成形、金属摩擦堆積製造、ハイブリッド製造、およびマルチロボットコラボレーションによる大規模構造物の積層造形などの高度な成形プロセスでブレークスルーが達成されました。積層造形部品の長期使用における微細構造の進化法則、成形工程における欠陥の人工知能検出、材料組成を改善して総合性能を高める機械学習、耐高温合金材料の組織と特性に関する熱処理制御技術など、最先端の基礎研究成果が豊富にあります。

表1 金属添加部品の機械的特性の比較

企業への応用面では、積層造形技術は、一体型印刷、軽量、効率的な熱交換、新素材の応用、マルチマテリアル機能傾斜構造設計などの革新的な機能を部品に付与し、既存製品の製造プロセスやサプライチェーンに大規模に統合され、従来の製造方法を革新し、製造コストを削減しています。一部の大手製造企業は、積層造形技術（トポロジー最適化、結晶格子構造、構造と機能の統合など）に基づく革新的な構造の設計機能、積層造形成形プロセス制御、後処理、品質検査と評価を含むフルプロセス技術システムを確立しています。ドイツのフラウンホーファー応用研究推進協会に代表される研究機関グループは、産業生産と積層造形のインテリジェント技術に関する研究をさらに深め続けています。

標準構築の面では、伝統的な製造大国は積層造形技術において急速な進歩を遂げており、主に政府部門、大学、研究機関、企業、標準化組織によって形成された標準化同盟を採用しています。彼らは国防装備と工学シナリオの応用ニーズによって駆動され、標準基礎研究の開発モデルに重点を置いています。彼らは「積層造形標準化ロードマップ」（米国）や「積層造形標準パイロット行動計画（2020-2022）」（中国）などの積層造形標準構築ロードマップを公開することで、関連構築を推進しています。米国も、付加製造標準化の実施課題の解決を促進するため、「付加製造標準化ロードマップギャップ進捗報告書」を発表した。 2022年3月現在、世界中で200以上の規格が発行、準備中、または起草されています。発行された規格は、用語と定義、データ形式、設計、材料、成形プロセス、部品検査、設備製品、人員操作、安全性、評価、修理、産業応用、および積層造形技術のその他の側面をカバーしています。また、航空、航空宇宙、自動車、溶接、船舶、計測、試験、プリント基板、消費者向け3Dプリント、医療、安全性の分野/方向でも標準の研究と策定が行われています。付加製造規格の構築はまだ初期段階にあり、技術自体の発展や産業振興のニーズに大きく遅れをとっていることは指摘する価値がある。

技術ロードマップに関しては、伝統的な製造大手各社が積極的に研究し、独自のバージョンをリリースしています。米国国防総省は、設計、材料、プロセス、バリューチェーンの4つの側面に分かれた積層造形ロードマップ（2016年）を発表した。このロードマップは、保守・サポート、展開・遠征、新規部品・システム調達の3つの応用分野を対象としており、協力の実施と投資の調整のための基本的な枠組みを提供している。欧州連合（EU）の資金援助を受け、積層造形産業スキル戦略連合は「欧州積層造形スキルロードマップ」（2021年）を発表し、2030年までの応用ニーズや技術課題を明らかにし、積層造形技術ギャップ解消の観点から目標や対策を提言した。 2019年、わが国は2035年に向けた付加製造ロードマップの研究結果を発表し、中国の付加製造技術の中長期的な発展方向を整理しました。最近、中国の学者たちは、積層造形設計方法、材料、プロセスと設備、インテリジェント構造、生物構造、極限環境への応用などの進歩をレビューし、現在の積層造形技術は、伝統的な製造業の標準化された大規模生産のニーズを完全に満たすことができないと考え、今後10年間の積層造形技術の研究ロードマップを詳しく説明しました。

科学論文や特許の面から見ると、近年、積層造形に関する件数が急増しています。中国、米国、ドイツ、韓国、日本は、積層造形技術の研究が最も活発な国です。世界の付加製造特許出願を発明国と優先国別に分類すると（図 1 参照）、米国は依然としてオリジナルの付加製造特許の産出において重要な地位を維持しており、付加製造コア技術において強力なイノベーション能力を備えていることがわかります。

図1. 国別の世界の付加製造特許の発明者と優先権のランキング

2. 国際的な積層造形産業の動向

将来の産業レイアウトを考慮して、製造業大国は積極的な付加製造産業政策を実施すべきです。例えば、米国は製造業のイノベーション能力と競争力の継続的な強化に注力し、トップレベルの設計と戦略計画を通じて積層造形産業の発展をリードしています。国家積層造形イノベーション機関を設立し、「国防総省積層造形ロードマップ」、「積層造形標準化ロードマップ」、「国防総省積層造形戦略」などを発行し、積層造形推進計画「AMフォワード」を立ち上げ、国防装備と先進製造における積層造形の実証応用を調整・推進し、産業エコシステムを形成しています。

国際的な付加製造業界は、立ち上げ段階から成長段階へと移行しました。技術の成熟度の向上、単位コストの削減、産業支援能力の強化に伴い、積層造形は徐々に産業分野で主流の製造方法となり、総合的なメリット（コスト、サイクル、軽量化など）の向上を伴う下流アプリケーションの開発を促進しています。業界をリードする企業は、さまざまな付加製造技術の発展ルートを計画し、資本投資を増やし、R＆Dセンターを設立して付加製造ソフトウェアとハードウェア、革新的なネットワークプラットフォームを展開し、商業化を迅速に推進するなどの措置を講じ、付加製造関連業界の潜在的な競争に積極的に対応し、特許と標準の面で取り決めを行い、新しい製造技術の指揮権を握り、民間航空機、エンジン、医療機器などの機器の製造における革新的な発展を実現するよう努めています。

国際的な付加製造産業チェーンは拡大し続けています。航空、航空宇宙、航行、エネルギーと電力、自動車と鉄道輸送、電子産業、金型製造、医療健康、デジタルクリエイティビティ、建設などの分野の企業とサービスプロバイダーが、この新興市場に絶えず参入しています。付加製造技術は、航空/宇宙エンジンの製造に広く使用されています。航空エンジンの燃料ノズル、センサーハウジング、低圧タービンブレードなどの部品は耐空性認証に合格し、民間航空エンジンで大量生産されています。タービン部品はバッチ生産能力があり、金属付加部品のコストは鋳造のコストに近くなります。自動車業界では、積層造形技術の応用範囲は試作品の設計、金型製造、部品の大量印刷など多岐にわたります。 CNC工作機械産業チェーンには、3Dプリントヘッドを搭載したCNC工作機械やロボット製品があり、積層機能モジュールを減算設備（工作機械）や等材料設備（鋳造、鍛造、溶接、熱処理）と組み合わせて、さまざまな製造機能の複合を形成し、同時に、積層製造設備を工作機械産業チェーンの一部として推進しています。積層造形は、パーソナライズされた医療機器の製造に広く使用されています。たとえば、新しい 3D プリント医療機器製品は、バイオプロテーゼの製造から細胞、組織、臓器のプリントまで多様化しており、医療用ロボットの製造にも使用できます。大手企業は、付加製造設備、ハイエンド工作機械、インテリジェント産業用ロボットを生産ラインに導入し、部分的に混流生産を実現し、生産効率、品質管理、柔軟な生産の面で市場競争力を向上させています。

国際付加製造業界は順調に成長しており、設備、材料、サービスの総合成長率は20％を超え、金属付加製造の年間複合成長率は30％を超えています。2021年の市場規模は152億米ドル（前年比19.5％増）、そのうち材料産業の規模は26億米ドル（前年比23.4％増）でした。積層造形市場の競争環境は比較的集中しており、米国と中国が主要市場を占めています（前者は34.4％、後者は10.8％を占めています）。積層造形装置市場は今後も急速な成長を維持すると予想されます。

また、国際情勢、新型コロナウイルス感染症の流行、各国の政策動向などの影響を受け、主要国間のハイエンド設備製造の競争環境は調整中であり、大手設備企業は合併や買収、付加価値サービスなどの方法を採用してコア競争力を強化する傾向にあり、これが積層造形の新たな産業チェーンパターンの形成を促進することにも留意する必要がある。多国籍企業が主導して地域サプライチェーンの配置調整が行われ、サプライチェーンの段階的な短縮が新たな潮流となる。また、各国が気候変動に対応し、炭素排出削減を実施するために積極的に講じた措置も、世界規模での産業チェーン再構築の加速を促進し、産業チェーンのより完全なもの、サプライチェーンの多様化、産業分業の地域化などの潮流を示すことになる。今後15年間で、製造業のさまざまな分野で既存のサプライチェーンシステムが中断され、再編されるでしょう。技術の成熟によってもたらされる単位コストのメリットと、ローカルで印刷された部品がグローバル製造センターから提供される部品よりもコスト効率が高いという事実を考慮すると、積層造形はグローバル製造業チェーンの価値構造を変えると予想されます。そのため、今後、積層造形産業の規模はさらに拡大していくことが予想されます。

3. 我が国における積層造形技術開発と産業発展の現状と課題

1. 我が国における積層造形技術の進歩

我が国は、3Dプリントの材料、プロセス、設備技術から主要なエンジニアリングアプリケーションまでをカバーするフルチェーンの積層造形技術イノベーションシステムを最初に確立しました。関連する技術研究には、光硬化材料のプロトタイプ製造（製品開発）から大型金属材料の統合された積層造形（設備アプリケーション）までの完全なリンクが含まれており、さまざまなプロセスの積層造形装置と積層造形データ処理、さまざまな成形プロセスのパスプランニングソフトウェア、積層造形プロセスの物理的および化学的変化をシミュレートするデジタルシミュレーションソフトウェア、デジタルツインモデリングとシミュレーション、宇宙でのその場積層造形が含まれます。エンジニアリング応用技術は、産業分野における製品・設備のイノベーション、産業分野における高価値部品の再生・修理、主要設備の現地修理・製造へと拡大しています。医療分野では、バイオメディカル3Dプリントは精密医療やリハビリテーションヘルスケア研究の最先端技術となっています。対応する製品は、患者向けのカスタマイズソリューション、付加製造リハビリテーション機器、手術ナビゲーション、医療インプラントなどに代表され、大きな応用の見通しがあります。

第13次5カ年計画期間以降、当社は10種類以上の主要部品（超高速レーザークラッディングヘッド、電子銃、液滴ジェットプリントヘッドなど）の技術研究と自主生産を完了しており、コア部品の研究開発の良好な進捗を反映しています。内部粉末供給など20以上の仕様を持つレーザークラッディングノズルは、1〜20kWのレーザー直接エネルギー堆積に適しており、モーターローターやファンローターなどの電力部品の付加修復に使用されます。レーザー加熱陰極電子銃、大型デジタルダイナミックフォーカススキャンシステム、オンライン検出システムなどは、外国企業の技術障壁を打ち破りました。国産の3kW六ホウ化ランタン単結晶陰極電子銃の陰極寿命は800時間に延長され、関連する電子銃とダイナミックフォーカススキャンシステムは、国産の大型アレイ電子ビーム選択溶解装置に配置されています。

わが国の積層造形技術の研究は、たゆまぬ努力により、工程と設備の安定性、精密制御、変形と応力の調整において大きな進歩を遂げてきました。大型の動的粉末拡散回転粉末床積層造形装置や、加工が難しい合金の大型で複雑な部品を製造するための新世代の高性能積層造形装置など、一連の製品が開発され、実用化されています。現在、積層造形技術は航空、宇宙、電力、エネルギー分野のハイエンド機器の製造において広く認められています。例えば、レーザークラッディング堆積技術は、投影面積16平方メートルの航空機エンジン耐荷重フレームと着陸装置の積層造形を実現し、従来の方法では扱いにくい複雑な構造の総合製造と機能統合の問題を解決しました。また、マルチワイヤ協調アークヒューズ積層およびサブトラクティブプロセス装置の使用により、10メートル規模の高強度アルミニウム合金キャリアロケット接続リングサンプルの製造を実現し、革新的な統合「溶解、鋳造、鍛造、溶接」プロセスを開発しました。さらに、工業用粒状材料溶融押出成形、樹脂およびセラミックスラリー光硬化成形、金属レーザー溶融堆積成形、プラズマビーム/アークヒューズ成形、大型レーザー選択溶融成形、および付加的および減算的材料ハイブリッド製造などの設備は、安定した工業用グレードのアプリケーションを実現しています。金属接着ジェット3Dプリント技術は、独自の構造機械的特性の欠点を改善できるため、低コストで大量生産されるアプリケーションに移行することが期待されています。

科学研究機関、設備製造会社、下流ユーザーが「産学研」コンソーシアムを結成し、大型金属付加部品の成形プロセスと設備、試験技術、規格を共同で開発しています。設備企業は、構造最適化設計、材料、設備、プロセス、試験、評価の面で、積層造形技術を既存の製造システムに統合することを積極的に推進し、新モデルの製造サポート機能を強化し、複雑な特殊形状部品の開発と大量生産を実施し、成熟した航空宇宙動力モデルの進化とアップグレードを推進しています。ロケットエンジン部品の積層造形を例にとり、チタン合金、耐熱合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金の5種類の合金16グレードの材料の応用特性を掌握し、熱処理後の材料の5種類の機械的性質が同じ組成の鍛造品と同等であることを保証するという目標を達成しました。研究対象とした材料の種類は、一般的に使用される鋳造/鍛造難加工材料の70％以上をカバーし、200を超える製品の積層造形を実現しました（試運転評価に合格した部品90以上、バッチで納品された部品30以上を含む）。

2. 我が国の積層造形産業の進歩

我が国は、国家、省、重要産業の各レベルで積層造形イノベーションセンターの協調配置と、重点企業が主導するイノベーションネットワークと産業エコシステムを形成しており、原材料、主要部品と付属品、設備開発、共通技術研究開発プラットフォーム、アプリケーションサービスプロバイダー、さまざまな応用分野など、積層造形産業チェーンのすべてのリンクが急速に発展しています。私の国の消費者向け付加製造産業は、規模において世界をリードしています。高性能金属積層造形原料とその生産設備については、基本的に国産代替が実現し、大量供給とコスト競争力に優位性があり、コア部品の国産化プロセスが加速され、国産の中低価格帯設備の大規模マッチングが実現し、高性能金属積層造形設備は基本的に規模と産業化のボトルネックを突破し、5軸積層造形と切削造形のハイブリッド製造設備が商品化されました。付加製造砂型は鋳造業界の転換とアップグレードにおける画期的な進歩となり、1万トンの鋳造3Dプリント製造工場が建設され、新型航空機の開発プロセスにおける付加製造構造部品の割合が3％を超え、ロケットエンジン部品のインテリジェント生産工場が建設されました。また、国家薬品監督管理局は医療用添加剤製造技術と医療機器の標準化のための技術調整ユニットを設立し、業界の発展を確保するために、添加剤製造医療機器のソフトウェア、設備、原材料、プロセス制御などの標準と仕様を策定しました。多くの添加剤製造製品に対して医療機器登録証を承認し、医療用添加剤製造製品の臨床応用事例は1×104を超えています。一連の医療用添加剤製造製品（3Dプリント分解性ステントなど）は、動物実験と個別臨床試験の段階に入っています。

私の国の付加製造産業の規模は着実に成長しています。中国付加製造産業連盟のデータによると、2021年の中国の付加製造産業の規模は265億元で、成長率は30％で、世界平均より約10パーセント高い。積層造形産業チェーンにおいて、大企業、中堅企業、中小企業が一体となって発展するパターンが出現し、国内の積層造形設備サプライヤーは追随者から自主的な革新と発展へと積極的に移行し、大手企業は国際市場競争に参加できる技術力を備えている。北京・天津・河北地域、長江デルタ地域、珠江デルタ地域を核とし、中西部地域を結び付ける付加製造産業の発展の地域空間パターンは基本的に形成され、地域産業チェーン集積の優位性が徐々に反映されてきました。

国際市場の変化や技術交流に対応し、わが国の付加製造産業チェーンの健全な発展を促進するため、業界では付加製造の「生産、教育、研究、応用」の共同開発モデルを積極的に推進し、産業チェーンの弱点を補い、重要な技術的ボトルネックを打破しています。添加剤製造業界チェーンの上流、中流、および下流の機関と企業は緊密に連携しています。ダウンストリームユーザーは、ニーズに基づいて適切なテクノロジーソースの問題を解決しました。たとえば、航空、航空宇宙、原子力、および医療の分野のユーザーは、関連する国内企業と機関との技術研究コンソーシアムを形成し、添加物部品の実験的検証と認証を実施し、さまざまな分野の国内材料とプロセス機器の「使用能力、使用能力、および大規模なアプリケーション」を実現しています。

将来の経済発展と超大規模な国内需要市場に対する良い期待は、私の国の戦略的新興産業の発展のための基本的な推進力です。「3D Printing +」は、自動車、金型、精密医療、新しいエネルギー、再製造などの製造業のサブセクター、および社会生活の多くの側面に深く発展しています。添加剤の製造技術の成熟度と材料コストと生産コストの継続的な減少により、添加剤の製造技術のアプリケーション範囲と産業規模は、添加剤の製造、減算、および平等な製造を徐々に拡大すると予想されます。

3。私の国の添加剤製造技術と産業の開発における問題

1.一般的な技術研究と基本的なデバイス機能が不十分である

積層製造業界の質の高い開発は、主要な技術の包括的なブレークスルーと、材料タイプの拡大、形成効率の改善、品質管理方法の革新、および全体的なコストの削減に反映される技術システムの成熟度の包括的な改善に依存しています。私の国の添加剤の製造業は急速に成長していますが、元のイノベーション能力は依然として弱いです。コアコンポーネント（プリントヘッド、レーザー、長寿命の電子銃、スキャンガルバノメーター、滴下ノズル、精密な光学装置など）、重要な部品、および高級添加剤の製造装置で使用される商業産業ソフトウェアは、輸入品とスキャンを使用している場合、レーザーとスキャンデバイスが必要です。国内のハイエンドの金属形成装置は、特別なプロセスパッケージの開発と形成の精度の観点から、世界の高度なレベルの後ろにまだ遅れています。

積層製造業界の一般的な主要なテクノロジーサポート機能は不十分であり、大規模なアプリケーションのボトルネックになります。添加剤の製造には、多くの分野と幅広いアプリケーションが含まれており、これは、重く緊急の基本的な理論的研究、応用基礎研究、および学際的研究につながります。特に民間航空、鉄道輸送、原子力、医療、およびその他の産業では、厳格な監督のために厳格な製品アクセス要件に直面していますが、製品ライフサイクル全体の品質保証と認証調査（設計、製造、流通、サービス、メンテナンス、リサイクル/リューズ）はまだ初期段階にあります。基本的なデータの不足と標準構造の遅れの全体的な状況と同様に、添加剤の製造やその形成プロセスパッケージの高性能特別材料など、基本的なデータはほとんど蓄積されておらず、標準と品質評価システムは不完全です。特に、さまざまな分野でのアプリケーションの欠陥検出と品質評価技術に関する研究が不十分であるため、複雑な労働条件/環境での添加剤の添加物に関する信頼性が不十分です。拡張されたサービスと長期運用は、添加剤の製造業の大規模な開発を制限しています。

2。国際市場のための特許レイアウトは遅れをとっています

国際市場向けの特許レイアウトを開発することによってのみ、私の国の積層製造業の将来の競争力を確保できます。米国、ドイツ、日本、韓国はすべて、特許レイアウトを非常に重要にし、たとえば、ドイツの発明者が申請した特許の66.2％が海外で適用され、日本の海外特許は48.4％を占めています。対照的に、中国の特許申請者の特許レイアウトの焦点は、たとえば国内市場に限定されています。したがって、先進国によって構築された特許障壁は、積層製造およびレーザー製造の分野における中国企業の投資と研究を大幅に妨げてきました。中核的な独立した知的財産システムを所有することは、外国の技術的障壁と封鎖を分解するための基礎であり、国内添加剤製造業界を強化するための中核的なリンクでもあります。添加剤製造の分野におけるますます激しい国際市場競争を背景に、私の国の添加剤の製造技術特許の保護は比較的不十分であり、情報と添加剤技術の国際的な指揮式の高さを把握する必要があります。

3.産業の規模と産業クラスターの建設を深める必要があります

私の国の添加剤の製造業は、最初は完全な生態学的チェーンを形成し、産業鎖とサプライチェーンのリスクの対応メカニズムを確立しました。「専門的で正確で革新的な」企業はほとんどありません。彼らは短期間で確立されています。コスト管理のためにプロモーションの規模を制限することに加えて、産業企業は依然として添加剤の製造技術を深く理解しておらず、革新的なアプリケーションを探求する能力を欠いているか、市場競争に従うか、短期的なスケールの経済を好み、市場のホットスポットに続いて繰り返し投資を行いますが、革新的な製品に継続的に投資する動機がありません。既存の添加剤のクラスターは、「小さな集中と大きな分散」分布機能を示しており、産業チェーンは中流（添加剤の製造装置）を中心としています。

部門間および地域の調整された開発メカニズムは不完全であり、さまざまな州の産業チェーン計画は弱く補完的であり、一部の添加剤の産業公園は、地域と地元の市場の障壁をつかむリスクがあります。この地域では、大企業は比較的独立しており、原材料、機器、アプリケーション、その他の側面をカバーしており、ほとんどのR＆Dおよび生産タスク、特にスタートアップの世話をしています。国有企業は、機器の調達におけるパフォーマンス記録を過度に強調しているため、独立した革新的な技術がアプリケーションと実践の機会を得るのが困難になります。したがって、添加剤製造業界クラスターの開発レベルと品質の不均衡は、緊急に解決する必要がある顕著な問題です。

4。将来指向の添加剤製造技術と業界の将来の見通しレイアウト

1。生物医学と医療機器の添加剤の製造

バイオ医薬品産業の開発と新しい治療技術は、バイオ医薬品および医療機器の製造技術により高い需要を抱えています。添加剤は、パーソナライズされた治療計画とインプラント製造を達成するための重要な技術です。精密医療における3Dプリントの現在の適用に基づいて、医療添加剤の製造製品の認証基準、規制、評価システムを改善し、効率的な添加剤のための新しいプロセス、技術、および機器を開発し、3D印刷技術に基づいて、制御されたリリース薬物準備印刷物を植物に基づいて、装飾を施し、装飾を施します。 s人間の臓器再生。骨折の新しい手段を提供するために、骨の修復といくつかの機能臓器の修復のための新しい手段を提供します。社会的老化の現象に対応して、添加剤の製造技術に基づいて老化した人間の臓器の機能的再生を研究し、人間の健康な寿命を拡大し、人間の生活の質を向上させ、それによってライフサイエンスの主要な革新的な結果を達成し、大規模な新興産業を作り出します。

2。大規模で高性能の複雑なコンポーネントの添加剤製造

航空、航空宇宙、造船、原子力エネルギーの分野での主要な機器の開発ニーズを目指して、高速アルミニウム合金、チタン材料、材料の材料、困難な材料などの材料などの高速アルミニウム合金、チタンの材料などの大規模で複雑な精度のコンポーネントの研究と生産における「ボトルネック」の技術的リンクを突破します大規模で複雑なコンポーネント、一連のエンジニアリング機器のパフォーマンス制御と品質評価、標準的な認証とエンジニアリングアプリケーションのテストなど。添加剤の製造技術のアプリケーションと改善は、主要なプロジェクトと主要な機器の建設におけるブレークスルーを促進し、関連製品の研究レベルとアップグレード機能を強化します。

3。宇宙での添加剤の製造

宇宙添加剤の製造は、新しいスペース材料、新しい機器、新しいプロセス、新しいアプリケーションの形成、宇宙活動能力の改善、およびスペース開発と利用の利点を強化する上で重要な価値があります。エンジニアリングの実際のニーズを目指して、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、軌道の製造、ソーラーセルアレイ、アンテナ、光学系、外骨盤外の建設などの大規模なスペース構造の軌道局の製造やメンテナンスなどの長期的な開発計画のためのスペース添加剤製造技術の改善に焦点を当てます。システムレベルの研究レイアウトには、キャビン内の微小重力環境での添加剤の製造技術と機器、キャビンの外側の極端な環境に適応できる新しい材料形成技術、巨大なスペース構造のための多面的な添加剤製造技術、および軌道上の製造工場が含まれます。真空微小重力環境でのコンポーネントの金属冶金および現場の修復、軽量金属および新しい合金の積極的添加剤、複合材料の宇宙添加剤製造、多目的および多機能装置の宇宙添加剤製造、生物学的積み込みの製造、および生物学的製造の製造の宇宙添加剤の積層添加剤製造のブレークスルーを行います。さらに、新しい合金の現場冶金および添加剤の製造のための地球外材料の使用、および月の土壌ベースの3D印刷は、緊急に開発する必要がある大規模な空間開発サポート技術でもあります。宇宙添加剤の製造技術の基礎研究をブレークスルーとして採用すると、アプリケーション機能を迅速に変換し、商用アプリケーションのデモを探索します。将来、私たちは、民間、商業、国防の必要性を組み合わせて、新しい製造システムと人類のための新しい製造基盤を開き、地球外資源の現場での利用を解決し、地球の外で持続可能に生き残り、運営する能力を拡大するための戦略的保証を提供します。

4。添加剤の製造に基づく構造革新と新しい物質的発明

エネルギーセクターの開発ニーズに応えて、添加剤の製造技術に基づく革新的な設計は、熱交換器構造のサイズを大幅に削減し、小型化、モジュラー、モバイルの原子力発電機器の工学開発をサポートし、核の安全性の改善と潜在的な電源セキュリティの革新的な設計、コア燃料材料の添加物、熱交換器、feat燃料材料の材料、nect燃料の材料、オンラインの強化と強化技術の製造は、複雑な労働条件下での添加物のサービスパフォーマンスを改善し、原子力産業の添加剤の製造基準と品質評価システムを積極的に計画および構築します。最先端の新しい材料のために、材料ゲノムに基づいた新しい合金の設計における添加剤製造技術のプラットフォームテクノロジーの役割、およびマルチマテリアルおよび機能的な複合コンポーネントの製造を提供します。 ITE、高性能セラミックベースの複合材料、新しい合金材料など。新しい材料の発明のための革新システムを構築し、材料研究開発能力と新しい材料産業の競争力を高めます。

5。私の国の添加剤製造技術と産業の発展に関する提案

1.アプリケーションイノベーションの開発における加算的製造とサポート企業のための共同イノベーションメカニズムの確立

全体的な国家目標と産業開発ニーズのガイダンスを備えた、さまざまなイノベーションセンターによって代表される国家戦略的科学的技術の力を調整することをお勧めします。国家科学研究機関、産業同盟、およびサードパーティ機関で構成される産業チェーンの安全警告機構を確立し、最先端の技術と添加剤製造の産業開発に関する戦略的研究を強化し、添加能力産業、開発カタログ、標準的な技術開発と産業開発のための積極的な製造業、標準開発のための基本的な能力と主要な共通技術を改善するための計画を策定します。さまざまな科学研究機関や科学研究プロジェクトの共同メカニズムを構築し、積層製造業界の基本的および主要な共通技術に関する研究を実施し、最先端の技術と革新的な成果の工学変革の問題の解決をサポートし、産業チェーンのアップグレードと機器製造業の産業チェーンの近代化のための強固なサポートを提供します。

企業が技術革新の法律に準拠する新しい科学技術機関に独立した技術製品と評価と管理措置を適用するよう企業が適用するように奨励するために、報酬と補助金の方針を策定することをお勧めします。評価志向を明確にし、評価における技術革新の割合を増やし、長期的なR＆D投資と出力を分類し、サポートし、革新を促進し、障害を促進する評価メカニズムを形成し、過剰なリソース消費に依存して革新するための企業の動機を刺激します。

（ii）主要な機器のニーズに関する添加剤製造プロセスの変革に関する特別な技術研究を実施する

国防と国際的な最先端の競争ニーズの主要な戦略的ニーズに焦点を当て、主要な機器の開発のためのトップレベルの設計を実施し、元のイノベーション、新しい材料、コアデバイス、産業ソフトウェア、ハイエンド機器、革新的なアプリケーションなどの側面から始まり、添加剤の製造技術イノベーションシステムを強化します。添加剤の製造技術の変革（「テクノロジープロジェクト」と呼ばれる科学技術プロジェクトを確立し、ユーザーが主導し、複数のエンティティが参加した共同メカニズムを構築し、「生産、教育、研究、アプリケーション」を形成することをお勧めします。添加剤の製造業界チェーンの技術的なボトルネックリンクを分割し、主要な機器製造のサポート技術サポートを提供します。

Science and Technologyプロジェクトは、主要な機器の研究開発および生産ユニットにおけるテクノロジーの拡散と産業用途のサポートに焦点を当て、国内の材料、ソフトウェア、デバイス、製造機器、アプリケーションプロセスフロー、および大規模な航空機とドローンの統合製造、その他Ance Additive Manufacturing Industryチェーンにおける中小企業の参加。 Science and Technologyプロジェクトは、実際のシナリオで加速されたアプリケーションと添加剤製造技術の技術的反復を導き、アプリケーションオブジェクトのための添加剤のプロセスフロー全体の基本的なデータベースを構築して、技術研究、パフォーマンス検証、製品開発などの産業用材料を改善するための産業サポートの問題を深く解決することに焦点を当てます。国際市場の。

（iii）地域の添加剤製造業界のクラスターの構築を深める

国際的なハイエンド機器産業の革新的な開発動向と法律を把握し、実際の国家条件と機器のニーズに基づいて、地域添加剤製造業界の開発計画をトップレベルの設計を最適化し、調整します。アディティブマニュファクチャリングイノベーションチェーンと産業チェーンのテクノロジー集約型、資本集約型、才能集約型の特性を考慮して、さまざまな地域の有利な科学的リソースを高度な製造業界チェーンのリソースと統合して、「3D印刷 +」サブ産業の調整された開発を効率的に促進することをお勧めします。北京ティアンジン・ヘベイ地域の積層製造業界の優位性クラスター、ヤングツェ川デルタ地域、パールリバーデルタ地域、中央および西部地域に基づいて、世界クラスの産業クラスター構造の目標に焦点を当て、様々な産業領域の潜在領域の潜水領域を補給し、潜在的なチェーンを供給して、加算式製造技術の深い統合を促進します。産業チェーンとサプライチェーンの段階的な開発、および国際的な競争上の利点を備えた中国の添加剤製造業産業チェーンエコシステムを形成します。

管理部門、イノベーションプラットフォーム、およびエンタープライズユーザーが共同で参加する積層製造業界チェーンの「ダブルチェーンマスター」を確立することをお勧めします。マシン全体のイノベーション、主要な機能コンポーネント、アプリケーションイノベーション、技術研究とアプリケーションの実証を実施し、地域の積み込み産業チェーンの積み込み産業チェーンの調整された開発を実現します。税制上の優遇措置または財政的支援を合理的に提供し、中小企業を導き、「専門化、精度、イノベーション」の方向に成長し、基本的なコンポーネント、材料、コンポーネント、センサー、産業ソフトウェア、特別な機器などのサブセクターの深い栽培をサポートし、差別化された開発を通じて産業チェーンの改善を達成します。あらゆるタイプの企業が、投資と共同投資の方法を採用して、革新リソースとイノベーション主導の産業開発の効率的な統合を達成するために、加算型製造イノベーションプラットフォームとの詳細な協力を実施することを奨励されています。さまざまな分野の主要企業を促進して、国内添加剤の製造機器と国内のデバイスの適用を増やし、軍事および民間技術の統合開発を促進し、アプリケーションの革新を通じて能力の改善を促進します。

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