模具是“万业之母”，主要应用于电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电、通讯等领域。我国是世界主要的注塑模具和冲压模具生产国之一，主要应用于汽车、家电、消费电子、仪器仪表、航空航天和医疗器械的加工成型。据中国模具工业协会统计，我国模具行业冲压模具约占37%，塑料模具约占43%，铸造模具（包括压铸模具）约占10%，其他类型模具如锻造模、轮胎模、玻璃模占10%。 ，与工业发达国家的模具产业结构基本一致。
增材制造——3D 打印技术的显着优势之一是无需模具直接制造零件。随着3D打印材料的发展和增材制造质量控制水平的提高，3D打印技术越来越多，原型产品的制造正朝着最终部件的大规模制造发展。从这个角度来看，3D打印技术和模具制造技术似乎是一对矛盾。 3D打印似乎让制造过程跳过了模具……
3D 打印制造模具 vs 3D 打印“跳过”模具
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变化与变化之间的机会
那么对于国内模具制造企业来说，如何理性认识3D打印给模具行业带来的威胁、挑战和机遇？如何在“变化”和“不变”中做出决策以最大限度地提高发展机会？这就需要从“底层”逻辑理解3D打印发展的运作逻辑和趋势，冲击对模具的影响在哪里？
从制造演进和宏观层面来看，制造将逐渐摆脱中间的冗余和繁琐的组装拼接。或许3D打印的最终发展会废除很多压铸、锻造模具的存在，还有一些仍然用于制造难以3D打印的非常大的零件，或者制造非常大批量的零件，所需的模具对于必须通过传统方法加工才能经济的零件，将被保留。另一方面，保留了与电子、白色家电、日用品相关的注塑模具。毋庸置疑，它正在朝着更高效、更可持续的资源利用发展方向发展，这是支撑3D打印渗透到制造各个环节的发展逻辑。
然而生产轮胎模具厂最后一道流水线，另一方面，3D 打印使模具变得更加重要。比如米其林就是这么敬业，做了这么多年轮胎。为什么米其林通过我有3D打印技术探索轮胎模具制造，收购了3D打印设备公司addup。这其中的逻辑主要是因为3D打印能够实现复杂的形状。金属3D打印很好的解决了刀具干涉问题。当复杂性和可制造性不再相同时。作为困扰轮胎模具制造的最大因素，3D打印释放了轮胎产品设计迭代的便捷性，也催生了新的轮胎制造能力。
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例如，米其林通过3D打印技术设计了独特的雕塑系列轮胎，3D打印成为米其林轮胎赢得竞争的决定性因素之一。
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不过，值得注意的是，米其林还扭转了3D打印非充气轮胎的技术路线，这或许为未来轮胎制造“跨越”模具铺平道路。
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国内，作为国内较早将增材制造引入轮胎模具制造领域的公司，巨轮建设了轮胎模架模具生产的非金属（高分子复合材料）增材制造-3D打印生产线。一方面提高了加工效率，另一方面节约了材料、设备和工具的成本，具有一定的生产优势。
开发的底层逻辑
那么从提升一个维度来看，无论是实现更好的模具还是直接用于制造，3D打印快速发展的底层逻辑是什么？据位于德国亚琛的 ACAM 增材制造中心介绍，一方面，3D 打印改变了制造的逻辑。通常，对于同样的产品，传统制造技术生产的数量越多，产品的单件成本也趋于降低；而对于 3D 打印增材制造，每件成本与产量之间的相关性是独立的，这是在考虑可扩展性时需要考虑的问题。另一方面，关于产品的复杂性。通常，通过传统制造工艺生产零件时，产品越复杂，成本越高，企业需要非常昂贵的投资（包括新模具甚至新设备来实现）；对于增材制造，零件的复杂性和成本相关性也是独立的，零件几何形状的复杂性通常不会导致额外的制造成本。
从这两个逻辑的角度来看，3D打印作为一种具有鲜明数字特征的技术，意味着增材制造必须改变产品的生产方式，不仅要实现个性化，还要实现功能导向的制造。从产品开发的角度看，人类在利用大自然赋予的资源方面，正朝着更加高效、可持续的资源利用发展方向发展。 3D打印无疑给材料利用的经济性和材料的可回收性带来了划时代的变化，这也是该技术作为第四次工业革命核心技术的底层逻辑。
例如，宝马德国是世界上第一个将金属 3D 打印集成到自动化汽车制造过程中的公司，拥有两条生产线，一条在 GKN 位于波恩的工厂，另一条在宝马集团位于慕尼黑的工厂。该项目的设计目标是通过自动化将人工活动从 35% 减少到 5%，并将 3D 打印金属零件的成本降低一半以上。
从制造角度看 3D 打印，不难看出汽车领域的 3D 打印面临诸多挑战，包括 3D 打印制成品的最大尺寸、零件质量的一致性以及 3D 打印的应用到汽车行业。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等，那么宝马为什么要进军3D打印的产业化领域呢？
这类似于电动汽车的早期发展。很多人认为电动车的马力不如燃油车，电动车在动力和续航方面存在致命缺陷。但是，从能源发展的底层逻辑来看生产轮胎模具厂最后一道流水线，人类在地球上生活繁荣了这么多年，他们目前所依赖的很多能源，总有一天会用完，而最可靠的能源是能带来持续供应是太阳能。能转化的是电能，这也是电动汽车势必取代燃油汽车的底层逻辑。
据ACAM亚琛增材制造中心称，3D打印——增材制造成本高、材料价格高、人工工作量大、生产效率低、设备之间沟通不畅、缺乏一致的端到端质量保证这些制约因素使得增材制造难以进入汽车工业化全自动生产线的形式。
以 BMW 为例，已开发出一条生产线，可在计算机控制下自行执行所有工作步骤。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，由中央控制单元进行协调，其中汇总了来自各个生产线模块的所有生产数据。
由此可见，3D打印将对传统的制造模式产生巨大的冲击。业界必须清醒地看到这一点，认清3D打印技术带来的颠覆性潜力，才能更好地抓住机遇。业界需要意识到3D打印技术不是噱头。 3D打印技术的美妙之处在于让人类创造财富、创造美好生活的方式更加可持续。
那么 3D 打印给模具带来了哪些机遇？这就需要了解3D打印对于制造产品的发展逻辑，在哪个模具水平上增加制造的附加值。
根据3D科学谷的《3D打印与模具行业白皮书》，3D打印目前可用于制造塑料制品，这对注塑模具有一定的影响。然而，另一方面，3D 打印正在制造更好的注塑模具。包括米其林金属3D打印子公司Addup也在大规模部署保形冷却模具制造技术，3D科学谷在《如何衡量3D打印模具的价值？》一文中，分析了3D打印技术保形的价值模具制造用户容易忽视的冷却模具，包括节省材料，减少后期加工过程中的刀具磨损，降低机床占用成本等。因此，衡量模具的价值也从简单地评估模具的价值转变为模具价格对整个生命周期的评价（包括模具3D打印生产、后加工、注塑过程中的模具寿命、注塑成功率、产品质量等），其中包括考虑所创造的附加值通过 3D 打印。
毋庸置疑，3D打印是一种天然的价值放大器，为模具企业转型升级带来机遇。也有通过3D打印快速发展的模具企业，比如深圳德科。当然，在3D打印模具方面，由于增材没有专门的夹具，业界普遍采用手动调整工件水平度和手动找中心点的方法，这个环节非常依赖熟练度人员和受工件尺寸的影响。和复杂性。对此，业界可以向有经验的公司寻求解决方案。例如，GF 还在华东、华南和西南地区建立了模具 3D 打印创新平台。该平台汇集了模头企业、材料供应商、注塑企业。机械制造商等，促进模具制造上下游企业深度合作。
百花齐放发展机遇
不仅是随形冷却注塑模具等典型案例，还是轮胎模具等相当细分的应用，3D打印在模具领域的应用正呈现出百花齐放的趋势。
另外一个案例是，在鞋底模具的生产中，3D打印技术比传统的制鞋工艺更加智能化、自动化，具有省力、高效、精密、灵活等优点。
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在传统的制鞋市场，鞋模的生产从设计到成品鞋模需要经过编程、CNC、机加工、修模、试模、咬花等环节。加工过程比较复杂，3D打印是一键式操作，可以直接提取鞋模3D数据，经过简单的支撑和切片加工后导入3D打印机，打印出来就可以得到鞋模完成了。 3D打印技术大大简化了生产流程，降低了产品整体成本，加速了产品线的优化迭代。应用的优越性充分体现在制造工艺上。对此，国内——联泰科技的3D打印系统将图片转化为皮肤图案，粘贴在三维数据上，将精细的图案与整个鞋模一起打印出来。精度高，成品表面质量好，缩短生产工序，降低成本。
成本和产品差异化一直是企业竞争的核心因素。新的生产方式如何帮助企业实现产品差异化？企业如果能够充分利用3D打印带来的创新能量，就能在市场上占据主导地位，而对于模具企业来说，懂得选择和专注，利用3D打印实现制造以专注为基础的高附加值模具将是另一条向上的路径。
知之深，行之远。 3D科学谷基于全球一流的制造专家智库网络，为行业提供全球视野的增材制造和智能制造深度观察。更多关于增材制造领域的分析，请关注 3D 发布的系列白皮书。
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关于增材制造首批典型应用场景名单的公告
根据《工信部办公厅关于征集增材制造典型应用场景的函》（工信办函[2022]57号），名单现将入选的增材制造典型应用场景名单公示，请社会各界监督。如有异议，请在公示期内以书面形式向工信部装备工业一司（智能制造司）提出意见。
电话：/5608
传真：
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 复杂结构产品的轻量化设计
基于增材工艺的航空航天关键部件整体轻量化设计
设备制造商：上海挺真激光科技有限公司、西安博莱特增材科技有限公司
服务提供者：上海航天精密机械研究所
申请单位：中国航天科技集团公司
2 产品原型的快速试制
5G通讯电子设备快速试产
设备制造商：重庆魔方精密科技有限公司
申请单位：深圳市信威通信有限公司
3 多材料结构的集成制造
机载曲面器件多材料集成制造
设备制造商：西安瑞特3D科技有限公司
申请单位：中国电子科技集团有限公司
4 多材料结构的集成制造
航空发动机关键部件多材料集成制造
设备制造商：南京中科宇辰激光科技有限公司
申请单位：上海交通大学、南京航空航天大学、北京科技大学
5 复杂结构产品的集成制造
卫星关键部件集成制造
设备制造商/服务商：西安宝力特增材科技有限公司
申请单位：中国航天科技集团公司
6复杂结构产品的集成制造
航空发动机关键零部件集成制造
设备制造商：天津镭镭激光科技有限公司
申请单位：湖北三江航天鸿洋机电有限公司
7 复杂结构产品的集成制造
民机关键零部件集成制造
设备制造商：西安百力特添加剂科技有限公司
服务提供商：上海飞机制造有限公司、北京民用飞机技术研究中心、中国商用飞机有限责任公司
申请单位：中国商用飞机有限责任公司
8 复杂结构产品的集成制造
无人机关键部件集成制造
设备制造商：南京中科宇辰激光科技有限公司
申请单位：中国航空工业集团公司
9件量产
航空发动机关键零部件量产
设备制造商：天津镭镭激光科技有限公司
服务商：新京和激光科技发展（北京）有限公司
申请单位：中国航空发动机集团有限公司
设备制造商：天津清研智术科技有限公司
申请单位：中国航空发动机集团有限公司
10种特殊工具和工装生产
柴油机敏捷转换专用工装的生产
设备制造商：湖南华曙高科服务商：潍柴动力股份有限公司
申请单位：潍柴（潍坊）材料成型制造中心有限公司
11 特殊模具制造
工程机械涡轮随形水冷模具制造
设备制造商/服务商：上海汉邦联航激光科技有限公司
应用单位：上海融科旭阳智能科技有限公司
12 特殊模具制造
汽车发动机缸盖随形水冷模具制造
设备制造商/服务商：西安增材制造国家研究院有限公司
申请单位：重庆长安汽车有限公司
13 特殊模具制造
航空发动机关键零部件砂型制造
设备制造商：广东奉化卓力科技有限公司
服务商：四川卓华增材制造有限公司
申请单位：中国航空发动机集团有限公司
14 特殊模具制造
工程机械液压多路阀砂型制造
设备制造商/服务商：江苏徐工工程机械研究院有限公司
应用单位：徐州徐工精密工业科技有限公司、徐州天凯液压
科技有限公司
15 特殊模具制造
压缩机关键部件砂型制造
设备制造商/服务商：共享智能设备有限公司
申请人：烟台丙轮重型机械有限公司、格力（武安）精密装备制造有限公司
16 零件维修与再制造
工程机械关键零部件的维修与再制造
设备制造商/服务商：江苏徐工工程机械研究院有限公司
应用单位：徐州重型机械有限公司、徐州徐工液压件有限公司
17 零件维修与再制造
风力发电机关键部件的表面强化与修复
设备制造商/服务商：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
申请单位：东方电气风电有限公司
18 零件维修与再制造
煤矿综采液压支架的修复与再制造
设备制造商/服务商：郑州煤机设备有限公司
申请单位：内蒙古金台翠菊沟煤业有限公司
19 零件维修与再制造
汽轮机叶片维修与再制造
设备制造商/服务商：中国科学院重庆绿色智能技术研究所
应用单位：东方电气集团东方汽轮机有限公司
20 消费品大规模定制
单鞋批量定制生产
设备制造商/服务商：安徽广力智能科技有限公司
申请单位：李宁（中国）体育用品有限公司、匹克（中国）有限公司、厦门乔丹科技有限公司
二、医学领域
21 医疗植入物定制
钴铬钼合金骨科植入物定制
设备制造商：广州雷佳添加剂科技有限公司
服务商：纳通生物科技（北京）有限公司
申请单位：北京大学第三医院
22 种医疗植入物定制
定制钛合金骨科植入物
设备制造商：湖南华数高科技有限公司
服务商：湖南华翔医疗科技有限公司、博智生物科技（深圳）有限公司
申请单位：华南大学第一附属医院、郑州大学第一附属医院、天津天津医院
设备制造商：天津清研智术科技有限公司
申请单位：沉阳市骨科医院
23 医疗植入物定制
钽金属骨科植入物定制
设备制造商/服务商：广州赛龙增材制造有限公司
申请单位：陆军军医大学西南医院
24 种医疗植入物定制
生物可降解骨科植入物的生物增材制造
设备制造商：中国科学院沉阳自动化研究所
服务提供方：维度（西安）生物医药科技有限公司申请单位：空军军医大学唐都医院、北京协和医院
25 种定制医疗植入物
可降解软组织修复植入物的生物增材制造
设备制造商/服务商：广州迈普再生医学科技有限公司应用单位：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 恢复生产
基于云平台的义齿制作全流程
设备制造商：南京诚联激光科技有限公司
服务商：深圳市金友然科技有限公司、珠海威登国际义齿
研发制造有限公司
申请单位：江苏省口腔医院
27 医疗器械制造
骨科手术定位导板制作
设备制造商：湖南华术高科技有限公司服务商：湖南华翔医疗科技有限公司
申请单位：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 医疗器械生产
钨丝网CT检查
设备制造商：上海汉邦联航激光科技有限公司服务商：上海联影医疗科技有限公司
申请单位：北京协和医院、复旦大学附属中山医院
29 医疗器械制造
全彩仿真器官及手术规划模型制作
设备制造商/服务商：珠海赛纳3D科技有限公司
申请单位：广东省人民医院
30 诊疗辅助器具制造
超精密医用微针装置的微纳打印
设备制造商/服务商：重庆魔方精密科技有限公司
申请单位：首都医科大学附属北京同仁医院
31 个性化矫形器打印
正畸牙模批量定制生产
设备制造商：上海普力盛机电科技有限公司
服务商：无锡时代天使医疗器械科技有限公司
申请单位：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
设备制造商：苏州中锐智创3D科技有限公司
服务商：上海时代天使医疗器械有限公司、杭州美奇科技有限公司
申请单位：浙江大学医学院第一附属医院、浙江大学医学院
浙江大学医学院附属口腔医院第二附属医院
32 个性化矫形器打印
脊柱侧弯矫正器批量定制生产
设备制造商/服务商：上海英普3D打印科技有限公司
申请单位：中山市陈星海医院
33 个性化矫形器打印
基于人类数据学习的个性化康复支具打印
设备制造商/服务商：武汉碧盈生物科技有限公司
申请单位：同济医学院附属同济医院、华中科技大学、武汉第四医院、武汉大学中南医院
34 细胞/组织/器官打印
为医学研究打印活组织细胞
设备制造商：广州麦普再生医学科技有限公司
申请单位：北京大学口腔医院、四川大学、佛山市妇幼保健院
三、架构
35 建筑设施的整体制造
建筑、景观、设施一体化制造
设备制造商/服务商：南京绿色增材制造研究院有限公司
申请单位：中建二局有限公司、中铁建工集团有限公司、江苏建工集团有限公司
四、文化场
36文物复制品展示
超大型不可移动文物复制及巡回展览
设备制造商/服务商：美科影像（深圳）有限公司
申请单位：云冈研究院、龙门石窟研究院、敦煌研究院
受工信部装备工业一司委托，中国增材制造产业联盟作为支持单位，协助组织这一典型增材制造场景相关工作。
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