3D打印正式列为国家“十三五”先进制造业发展规划

科技部关于印发“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划的通知国科发高〔2017〕89号各省、自治区、直辖市及计划单列市科技厅(委、局)，新疆生产建设兵团科技局，各有关单位：为贯彻落实《国家创新驱动发展战略纲要》《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》《“十三五”国家科技创新规划》和《中国制造2025》，明确“十三五”先进制造技术领域科技创新的总体思路、发展目标、重点任务和实施保障，推动先进制造技术领域创新能力提升，科技部组织制定了《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》，现印发你们，请结合实际贯彻落实。科 技 部2017年4月14日
“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划制造业是强国之基、富国之本，没有强大的制造业支撑就不可能成为真正意义上的世界强国。先进制造业特别是其中的高端装备制造业已成为国际竞争的制高点。落实《国家创新驱动发展战略纲要》《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《“十三五”国家科技创新规划》，大力推进实施“中国制造2025”国家战略和“互联网+”行动计划，加速推动制造业由大变强的转型升级和跨越发展，对我国经济社会发展具有重要的战略意义。
一、我国制造业自身存在的问题1.自主创新能力不强 我国是制造业大国，但多数制造企业在国际产业链分工中仍处于“制造—加工—组装”低技术含量和低附加值环节，创新能力不强。尤其在高端产品创新设计方面，设计工具软件受制于人，设计方法和理念不够先进，创新设计能力较为薄弱。2015年，我国集成电路进出口逆差1600多亿美元，众多高端芯片的核心技术尚无法突破，企业被迫将大部分利润用于购买国外专利授权，产业自主发展的能力不强，难以打破市场垄断。 2.基础能力薄弱，产品质量不高 我国制造业质量基础相对薄弱，高性能液压件与气动元件、高速精密轴承、大功率变频技术、特种执行机构、仪器仪表传感器、工控软件系统等发展滞后。产品质量和技术标准整体不高，出口产品召回问题不断，严重影响着我国制造业的国际形象。此外，制造业每年直接质量损失超过2000亿元，间接损失超过1万亿元。 3.资源利用效率偏低 我国部分传统制造行业高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放式生产方式，加剧了对生态环境的破坏。全国钢铁、建材、化工等行业单位产品能耗比国际先进水平高出10%-20%;机电产品中量大面广的燃煤工业锅炉运行效率比国外先进水平低15～20%。制造业可持续发展遇到瓶颈。 4.制造业与互联网技术等新兴信息技术的融合程度低 我国大部分地区和行业的信息化仍处于以局部应用为主的初级阶段，且不同地区、行业和不同规模企业间信息化水平尚存在明显差距。面对网络协同制造、大规模个性化定制等新型生产模式的变革，认识不充分，准备不足，传统制造业将面临二次淘汰的风险。
二、我国制造业发展对科技创新的需求粗放式发展道路已经无法适应我国制造业的发展，通过科技创新提高制造业竞争力是必由之路。在当前我国制造业实施战略转型的关键时期，制造业健康快速发展对科技创新工作提出了明确的需求。 (一)亟需加强制造基础能力方面的科技创新 制造业基础技术研究能力薄弱已经成为当前制约我国制造业发展的主要瓶颈，其中基础材料、关键基础零部件、电子元器件、集成电路、传感器、控制系统、软件工具及平台等众多领域的基础研究、关键技术研究、关键工艺研究都没有掌握自主核心技术，工艺装备、测试与实验装备、标准化等共性技术自主创新能力薄弱，亟需科技攻关。 (二)亟需加强制造企业经营管理模式创新 我国制造企业管理正处于由传统管理模式向现代管理模式转变的阶段，经营目标、管理模式、管理理念和决策标准发生根本性变化，多数企业并没有从根本上改变“以产品为中心”的传统制造模式，无法适应互联网、云制造等模式下的多品种大批量定制化的要求，企业管理信息化、生产过程智能化、咨询服务网络化的水平制约着中国制造业的快速发展。 (三)亟需提升制造业智能化水平 随着中低端产品加工制造产业重心向东南亚等发展中国家转移，我国装备制造业在全球地位面临挑战，急需利用互联网、物联网、大数据、传感器等增强装备产品智能化程度，构建数字化、智能化、网络化的智能化生产线和数字化工厂，从而提升生产效率、产品质量，提升产业的竞争力。 (四)亟需加强新兴产业关键装备的研发 我国新兴产业所需装备的需求缺口较大。光电子、先进光伏电池设备、新一代通信设备等发展所需的关键技术和核心技术的自给率较低，核心技术掌握仍较少，试验设计能力较欠缺、技术集成能力薄弱、制造装备进口依赖大，新兴产业发展所需的关键装备自给不足。 (五)亟需加强绿色制造技术的研发 优质高效、节能、节材的先进基础制造工艺和自动化、智能化技术的普及程度不高，能源消耗、材料利用率及污染排放与国际先进水平相比存在较大差距。亟需发展先进绿色制造技术与产品，突破制造业绿色产品设计、环保材料、节能环保工艺、绿色回收处理等关键技术，支撑制造业可持续发展。
三、战略布局——瞄准国际制造业发展的最前沿，力争率先突破，构筑先发优势。依托新兴信息技术，建立健全制造业的创新发展模式，形成网络协同制造创新服务体系，提高市场竞争力。在大型构件金属增材制造、大型硬岩掘进机等领域强化“领跑”优势，塑造我国制造业领先优势。 ——瞄准我国制造业转型升级的战略亟需，支撑和引领供给侧结构性改革。掌握一批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，在机器人、重大机械装备、新型电子制造装备等领域培育一批新技术、新产品和新产业，力争形成新的经济增长点，提高我国制造业的总体竞争能力。 ——瞄准我国制造业的自主可控，强化基础保障能力。提高核心零部件及软件自主可控，形成政策、制度、人才和环境等方面的一系列配套条件，强化我国制造业长期可持续发展的基础保障。
四、重点任务按照总体目标、发展思路和战略布局的要求，“十三五”期间，先进制造领域重点从“系统集成、智能装备、制造基础和先进制造科技创新示范工程”四个层面，围绕13个主要方向开展重点任务部署。 (一)增材制造 重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在航空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用，引领增材制造产业发展。形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系，结合重大需求开展应用示范，具备开展大规模产业化应用的技术基础。 1.增材制造控形控性的科学基础 探索增材制造自由成形过程的成形几何精度、成形效率、材料组织结构与性能的形成规律与关键影响因素和控制方法，为提升增材制造工艺技术和装备设计水平提供坚实的科学支撑，并为形成重大原创性增材制造新技术提供科学指引。 2.基于增材制造的结构优化设计技术 发展基于增材制造工艺特性，融合力学、物理与化学多种功能的结构优化设计技术，为结构整体化、轻量化、高性能化和满足声、光、电、磁、热等多功能化提供设计方法和设计软件，支撑我国高端装备的自主创新设计和跨越式技术发展。 3.增材制造专用材料制备技术 基于增材制造的工艺特性和应用需求，开展增材制造专用金属和非金属材料的设计与制备技术研究，最大限度地发挥增材制造技术优势，大幅度拓展增材制造的产业化应用领域。 4.增材制造的核心装备设计与制造技术 针对激光/电子束选区熔化、激光选区烧结、高能束金属沉积成形、光固化、激光沉积打印、微滴喷射3D打印、熔融沉积造型等已经展示重大产业化应用价值的增材制造技术，开展相关装备设计与制造技术的深入研究，占据增材制造产业价值链的高端。 5.评价体系与标准建设 研究制定增材制造的材料标准、设计标准、工艺标准、装备标准、检测标准、数据标准和服务标准等7个方面的标准体系，为增材制造的广泛产业化应用奠定基础，并显著增强我国增材制造技术的国际竞争力。 (六)高档数控机床与基础制造装备 坚持主机牵引、夯实基础、突破核心、工艺验证，聚焦航空航天和汽车两个重点服务领域，重点攻克高档数控系统和功能部件等瓶颈，完成150种以上智能、精密、高速、复合型高端制造业装备的研制和示范应用，大幅提升国家重点工程、国民经济重点领域关键制造装备国产化率，在强化高端数控装备单机智能化水平提升的基础上，逐步实现由单机示范应用向智能化制造成组成套整体解决方案的提升，扩大专项装备成果的应用成效。 1.航空航天领域高档数控装备 聚焦航空航天典型结构件加工需求，以提高加工效率和质量为目标，突破关键工艺和编程等核心技术;开展高档五轴数控机床与关键成形装备等主机的应用验证与示范，推动高档数控系统和以摆角铣头为代表的关键功能部件实现批量化应用。 2.汽车制造领域高档数控装备 重点研究数控机床的可靠性快速试验技术与制造保障技术、数控系统的可靠性第三方测试及可靠性增长技术，突破数控机床可靠性MTBF>2000小时的技术瓶颈，通过示范应用与工艺验证，大幅提升国产数控机床的组线能力。加强成组成套工艺集成研究，为汽车关键零部件制造提供成套解决方案，实现国产高档数控机床在汽车发动机关键零部件高效柔性加工与批量化制造中的成组成套应用。 (七)智能装备与先进工艺 重点解决高端装备产品质量较差、档次不高，缺乏核心工艺，智能化程度不足，可靠性及精度保持性难题，研制一批代表性智能加工装备、先进工艺装备和重大智能成套装备，支撑我国高端装备向高精尖和智能化互联方向发展，引领装备的智能化升级。 1.智能机床 重点研究新一代智能机床的技术特征、总体结构、核心模块和关键技术，攻克智能主轴/智能伺服进给/智能终端等智能单元、基于模型的复杂曲面直接插补、机床通用通信接口协议规范、加工状态自感知/自学习/自适应/自优化、虚拟机床及虚拟加工、基于工业互联网和加工过程大数据的监控及远程服务、全生命周期可靠性评估与增长等核心关键技术，研制出具有国际一流技术水平的新一代智能数控系统和智能机床，并在重点领域开展应用示范。 2.新型材料成形及加工装备 重点攻克石墨烯/类石墨烯薄膜大幅面制造过程晶态生长监测及控制、石墨烯/类石墨烯薄膜大面积转移在线应力监测与控制技术，研制出大幅面石墨烯/类石墨烯制造成套装备;重点突破复合材料制造工艺建模与仿真、耐高温陶瓷基复合材料低成本制造工艺及装备、复合材料组合结构(纤维复合材料、蜂窝材料和增材制造)制造新方法等关键技术，为新型材料成形和加工提供新工艺和新技术。 3.复杂大型构件高效加工技术及装备 重点攻克大型异种材料结构件高效低残余应力焊接、大规格球管类构件整体成形技术，研制出大型轻量化结构低应力精确成形制造工艺与装备;重点攻克复合材料混杂构件低成本复合成形、复合材料构件低损伤加工工艺与损伤检测等关键技术，研制出复合材料/结构一体化设计与精确成形协同制造装备。 4.复合能场加工工艺及装备 重点研究复合能场耦合机理、复合能场对材料的协同作用机制，攻克复合能场加工质量在线监测、多工艺要素协同控制等关键技术，形成激光-电弧-磁场复合加工、异种材料复合能场加工以及铝锂合金等新一代轻质合金多能场复合加工工艺，研制出多功能小型化复合能场加工装备、多自由度大型结构件激光复合能场加工装备、以及极端环境下(空天、海洋等)现场制造工艺及装备。 5.精密与超精密加工工艺及装备 重点突破金属超硬材料、超低密度材料、高分子聚合物、高精度光学元件、微机械及医疗生物零件等精密超精密加工关键技术，探索研究超精密加工与微成形的物化机理、微观力学行为、表面形貌演变规律、精度和性能映射等新原理，研发极端制造环境下高精度大尺寸加工测量一体化、微纳结构与功能表面的原位测量、超高精度平/曲面、微纳结构功能表面加工工艺装备、大功率超声波应用技术等，并在典型行业示范应用。 (八)制造基础技术与关键部件 围绕制造基础技术与关键部件，开展基础技术与前沿技术研究，突破关键技术与共性技术，建立健全基础数据库、工业试验验证平台和安全保障技术，完善技术标准体系，为逐步解决国产装备“空心化”提供技术支撑，大幅度提高为重点领域和重大成套装备自主配套能力。 1.基础件 围绕高速精密重载轴承开展轴承服役性能演变规律与失效机理等基础理论、材料对性能影响规律和失效机理等研究，掌握高速、精密、重载轴承设计理论、寿命理论及试验方法，动态性能试验技术与方法，掌握高铁轴箱轴承、风力发电机组主轴与齿轮箱轴承、机器人和机床精密轴承、特大型装备静压轴承等设计、试验和批量化制造核心技术，开展典型应用示范。 围绕高参数齿轮及传动装置开展高参数齿轮传动啮合失效机理、特殊条件下齿轮副基本工作理论、研究，研究高速重载齿轮传动、轻合金齿轮、高性能蜗杆传动及新型机构，基准级别齿轮渐开线样板设计与超精密制造和计量，突破高参数齿轮传动和精密减速器设计、制造和检测共性关键技术，形成标准及技术规范，实现高参数齿轮及传动装置在民用航空装备、工程机械、大型海洋装备、高速列车、海上风电、机器人等装备的示范应用。 围绕高端液压件与密封件开展新型高功率重量比和高能量密度液压件的设计方法研究，高参数液压阀、泵等新结构和新方法研究。研究密封可靠性设计、延寿、运行试验技术，开发高性能检测、可靠性评估和测试装备，建立性能评价体系与标准。开发高压力等级多路阀和液压泵、大规格柱塞泵与比例流量阀、高效率静液传动元件与系统、高参数密封件、液压动力总成系统等，实现在工程机械与农业机械、重型机械、航空航天、海洋工程装备等示范应用。 2.基础制造工艺 研究高活性金属与铸型界面反应机制和成形方法、铸造全流程精确控制、铸造过程仿真与在线检测等关键技术，掌握钛合金、高温合金铸件精密铸造技术、铸锻件近净成形与精准成形工艺，开展各类材料成形过程动态仿真参数优化技术研发应用，实现典型产品应用示范。 研究零件可控清洁热处理工艺、真空等温淬火热处理工艺等关键技术，开发清洁热处理装备，完善热处理工艺数据库。开发高温耐蚀涂层技术、润滑耐磨抗氧化表面工艺材料、工艺及表面处理装备。 研究高速干切基本机理和新型干切机床结构，工艺参数优化及基础数据库;研究微量润滑作用机理和测试选用技术，低温微量润滑集成制造技术;环保清洁切削液配置技术。 3.工业性验证平台与基础数据库 建立精密齿轮及传动装置、高压大流量液压元件、高参数密封件、高速重载轴承等关键基础件性能及可靠性试验平台，工业传感器、智能仪器仪表性能及可靠性测试平台，对相关的基础技术、关键部件与产品进行试验验证，完善技术标准体系。 研究先进制造工艺方法、工艺基础数据库，研究并整合国内外制造工艺相关数据资源，建立健全制造基础技术数据库、基础制造工艺资源环境属性数据库等。研发基础数据采集工具和知识库管理系统和标准，开发面向基础工艺和典型产品全生命周期环境影响评价工具。 4.制造过程安全保障关键技术 研究关键部件故障响应安全机制、功能安全定量计算数学模型和定性评价体系等功能安全设计与评估验证技术;研究物理安全、功能安全、网络安全一体化融合的方法理论、制造系统安全一体化管控等安全一体化融合技术;研究安全威胁和攻击机理分析与建模、实时攻击隔离与抑制等工业互联网安全技术;故障预测与健康管理(PHM)等测控产品安全可用关键技术研究;开展功能、网络安全工业化试验验证，典型工业协议安全性分析验证，工业互联网安全漏洞库等研究。 (十三)先进制造科技创新示范工程 围绕“智能化、服务化、绿色化”发展的大趋势，积极推进智能一代机械产品创新示范、制造业信息化创新示范和绿色制造集成应用创新示范等工作，培育示范行业、示范省市、示范企业，大力推动和引领信息技术与制造技术深度融合发展，支撑制造业向高端制造和价值链高端转型升级。 1.智能化装备/生产线集成技术开发与应用示范 重点面向工程机械、纺织机械、轻工机械、流程工业机械等行业重点骨干企业，研究智能化装备/生产线关键技术及标准规范，研发智能化制造装备，构建智能化生产线，开展应用示范，提升装备/生产线整体使役性能。 2.智能工厂集成技术开发与应用示范 面向重大装备制造、柔性化定制生产、流程生产行业重点骨干企业，研究智能工厂集成应用技术和相关标准规范，研发智能工厂模型，构建智能工厂运行管控平台及系统，开展应用示范，支撑企业敏捷化、柔性化、定制化、智能化和高效、绿色生产。 3.网络化制造服务关键技术研究与应用示范 面向大型复杂装备、汽车、家电等行业，围绕产品全生命周期和服务价值链，研究服务型制造、云制造、互联制造、云服务等制造服务关键技术，构建网络化制造服务平台，开展应用示范，引领制造业向服务化和价值链高端转型。 6.先进制造技术服务体系与支撑环境建设 面向重点行业和典型区域，政府引导与市场机制相结合，建设技术服务平台、机构，完善人才培训、咨询服务、应用示范体系建设，形成先进制造技术服务体系与支撑环境，为制造业转型升级和创新发展营造良好的支撑环境。
五、实施保障(一)创新科研组织方式，协同推进示范工程 ——围绕区域经济发展特征，重点扶持一批技术含量高、市场前景较好的重点产业和领域项目，实施国家、省、市三级科技项目支撑，带动全社会投入，推进制造业加快发展。 ——加快培育产业链的生态环境。鼓励并推动成立各具特色的产业创新联盟，支持产业链、创新链和资金链积极融合，形成龙头企业的示范带动效应，培育自主创新、核心零部件配套的中小企业集群。 ——鼓励行业应用。围绕高端装备制造、医疗卫生、公共安全、助老助残、文化教育、科学考察、军事等领域的创新应用需求，制订行业应用规范，大力推进先进制造技术的综合应用。 (二)围绕国家总体目标，加强顶层设计 ——强化对《中国制造2025》的科技创新支撑。从科技创新角度瞄准创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展等关键环节，推动制造业跨越发展，强化对《中国制造2025》的科技创新支撑，推动产业结构向中高端迈进，强化制造业创新、重塑制造业竞争新优势，满足我国经济转型升级战略需要。 ——加强科技计划组织实施与衔接合作。相关重点任务根据各自定位和特点，分别通过国家重点研发计划、国家科技重大专项、技术创新引导专项(基金)等各类科技计划多渠道组织实施。“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”、“高档数控机床与基础制造装备”聚焦国家重大战略产品和重大产业化目标的重点任务，通过国家重大专项组织实施。适时启动“智能制造和机器人”重大科技工程。加强相关科技计划的衔接和合作，提升科研效率和成果质量。 ——充分利用科技和财税政策的导向作用以及法律的保护作用。优化科技政策与财税、进出口和产业政策的协同，充分利用反垄断和反倾销等法律手段，切实保证我国制造企业在自主创新中受益。 (三)加强人才、基地等环境建设和国际交流合作 ——加大人才培养和引进力度。建立健全多层次的创新型人才培养体系，支持校企联合开展定制式人才培养;鼓励企业加大职工培训力度;支持高端人才引进政策。 ——加强基地建设力度。加强联合实验室及配套条件的建设，加强基地环境建设力度和管理机制建设。 ——充分创造和利用开放共赢的国际合作环境。积极参与国际重大项目合作开发，探索专利互换、标准互换、联合开发等多层次合作与交流。