印度3D打印的歷程與展望

中國、美國和德國等國家已廣泛采用增材制造 (AM)，印度在3D打印領域的進展較慢。盡管如此，增材制造推動社會經濟增長的潛力已經引起了印度制造業(yè)的關注。下文總結了印度增材制造的歷史軌跡、國家 3D 打印戰(zhàn)略、行業(yè)重點和用例。


△印度是第八個積極參與增材制造研究的國家

印度增材制造的歷史軌跡
從最初的階段到今天的蓬勃發(fā)展，印度的3D打印進程如下：。

1) 早期（1990 年代 – 2000 年代）：

印度最早的增材制造實例可以追溯到 20 世紀 90 年代末，當時全球各行業(yè)開始探索快速原型制造。在此期間，一些印度公司和教育機構開始進口 3D 打印機，主要用于研究和原型制作。印度理工學院 (IIT) 孟買分校是先驅之一，設立了增材制造實驗室來探索這項新技術的潛力。

2）國內制造商的崛起（2000年代-2010年代）：

到 2000 年代中期，印度出現(xiàn)了第一家國內 3D 打印機制造商。Divide By Zero和Altem Technologies等公司開始提供自主開發(fā)的 3D 打印機，挑戰(zhàn)進口機器的市場主導地位。這些機器主要采用熔融沉積建模 (FDM)，滿足教育機構和小型工業(yè)不斷增長的需求。

3）擴大視野（2010年代）：

2010 年代標志著印度增材制造之旅的重大轉折。該國見證了致力于 3D 打印的初創(chuàng)公司激增，提供從原型設計到成品制造的各種服務。Imaginarium、Think3D和Sahas Softech等公司在該行業(yè)取得了顯著的進步。這一時期也見證了金屬3D打印在航空航天、醫(yī)療保健和汽車等領域的興起。

印度政府認識到增材制造的潛力，在“印度制造”運動下發(fā)起了多項舉措，以促進 3D 打印的本土制造和研發(fā)。2017 年，與應用研究國際合作，在 IIT 海得拉巴建立了增材制造卓越中心 (CoE-AM)，這是朝這個方向邁出的重要一步。

4）工業(yè)應用的激增（2020年代）：
最近幾年標志著印度增材制造之旅的關鍵轉變。在技​​術進步、成本下降以及對增材制造潛力的日益了解的推動下，這十年見證了 3D 打印在各個行業(yè)的快速采用。


△風力渦輪機外殼在印度查坎的 GE 工廠制造

藍圖：印度國家增材制造戰(zhàn)略
印度的電子和信息技術部 (MeitY) 作為數(shù)字技術的核心機構，制定了一項戰(zhàn)略來促進增材制造行業(yè)的所有垂直領域，包括機器、材料、軟件和設計。

1) 增材制造國家戰(zhàn)略：

印度增材制造國家戰(zhàn)略旨在建立一個有彈性的生態(tài)系統(tǒng)，吸引全球增材制造專業(yè)知識并促進當?shù)夭捎谩＿@與“印度制造”和“AtmaNirbhar Bharat Abhiyan”倡議相一致，通過 3D 打印尋求自力更生。主要重點是提高國內生產、減少進口和促進創(chuàng)新。為了實現(xiàn)這些目標，印度正在投資先進的增材制造技術，確保其 3D 打印行業(yè)的經濟穩(wěn)定性，并力爭實現(xiàn)技術領先。

2) 戰(zhàn)略里程碑：

該國家戰(zhàn)略希望印度在全球增材制造市場中占據(jù)5%的份額，目標是到2025年為GDP貢獻近10億美元。目標包括：

●培育100家增材制造創(chuàng)新型企業(yè)。
●開發(fā) 50 項以印度為中心的增材制造技術。
●將印度定位為 3D 打印設計和制造的主要中心。
●提高 500 個不同行業(yè)的增材制造意識。

印度增材制造格局

1) 政府舉措：

●3D打印實驗室：位于奧蘭加巴德的國家電子與信息技術研究所建立了3D打印實驗室，并提供3D打印認證課程。

●Atal 創(chuàng)新使命：根據(jù)這一使命，Atal Tinkering 實驗室已成立并配備了現(xiàn)代技術，包括 3D 打印機，鼓勵學生利用這些資源進行創(chuàng)新。

●與美國研究所簽署諒解備忘錄：古吉拉特邦政府與美國 3D 技術研究所和 OEM 3D 系統(tǒng)合作，在全國工程學院創(chuàng)建了七個 3D 打印卓越中心。

●3D 生物打印實驗室：安得拉邦醫(yī)療科技區(qū)與臥龍崗大學合作建立了 3D 生物打印實驗室。

印度國家增材制造中心 (NCAM)由印度政府電子和信息技術部 (MeitY) 與 Telangana 政府和整個行業(yè)合作建立。NCAM 力求通過促進行業(yè)內 3D 打印的采用、關注本土化、提供最先進的基礎設施、支持研究和開發(fā)以及促進技能培訓活動來培養(yǎng)有才華的勞動力來實現(xiàn)這一目標。



2) 私營部門舉措：

●INTECH Additive Solutions： INTECH 總部位于班加羅爾，是印度金屬 3D 打印領域的領導者。他們開發(fā)了增材制造軟件，設計了印度第一臺金屬打印機，并創(chuàng)辦了增材制造數(shù)字培訓學院。

●Ace Micromatic Group：他們的AMACE Solutions部門在 IMTEX 2023 上推出了最新的大型激光粉末床熔融機 ALM- 400 。該機器擁有 410/410/450mm 的構建體積、1Kw 激光功率和其他專利功能。值得注意的是，Ace Micromatic Group目前是印度最大的機床集團。

●Wipro：該公司推出了“Addwize”計劃，旨在幫助組織采用和擴大金屬增材制造的使用，以獲得業(yè)務優(yōu)勢。

●AM Chronicle： AM Chronicle 是印度增材制造行業(yè)著名的信息和內容平臺。AM Chronicle 是印度 3D 打印網絡的垂直媒體。


△ALM-400 金屬增材制造機

3）合作：

●IISc Bengaluru 的 COE：重工業(yè)部與 Wipro 合作創(chuàng)建了印度第一臺工業(yè)級 3D 打印機。

●惠普公司：與安得拉邦政府簽署諒解備忘錄，建設 3D 打印卓越中心。

●Stratasys 和 NTTF：他們推出了印度首個 AM 認證課程，以縮小行業(yè)技能差距。

4）學術界和研究：
印度的多家知名機構目前正在使用增材制造技術，包括：

●海得拉巴國際高級研究中心 (ARC)（技術：SLM、OED）
●國防冶金研究實驗室 (DMRL)（技術：LENS）
●Raja Ramana 先進技術中心 (RRCAT)（技術：LENS）
●機械工程研究所 (CMERI)
●加爾各答中央玻璃陶瓷研究所 (CGCRI)（技術：SLM）
●電化學研究中心 (CECRI)
●制造技術研究所 (CMTI)（技術：SLM、OED）
●印度理工學院孟買分校 (IITB)（技術：wire-LAM、CMTJ）
●印度海得拉巴理工學院 (IITH)（技術：Wire ARC）
●IIT Kharagpur（技術：SLM）

此外，印多爾的 RRCAT 和加爾各答的 CGCRI 率先開展了鎳鈦合金部件的增材制造研究。DMRL 在通過 LENS™ 工藝使用 SS316 和 IN625 合金制造離散且成分多樣的材料方面取得了長足進步。此外，RRCAT 的激光團隊創(chuàng)新了一種本土激光工程同軸送粉增材制造系統(tǒng)，研究多種合金以評估其微觀結構和機械屬性。

印度增材制造的行業(yè)重點

1) 電子產品：
電子行業(yè)是一個大批量生產領域，面臨著各種挑戰(zhàn)，致殘率高達 8.5-11%。盡管具有潛力，增材制造在電子領域的采用率仍然低迷。該領域的增材制造技術通常采用導電和絕緣油墨通過紫外線固化材料噴射。電子和信息技術部已推出多項舉措來促進國內電子產品的發(fā)展。

2）航空航天：
印度的航空航天業(yè)以進口為主；約70%的原材料，包括特種合金，以及衛(wèi)星中50%以上的電子元件。印度國防部門正準備采購約 750 架飛機和直升機。預計到 2025 年，該國的國防 MRO 市場將達到 25 億美元。

3）防御：
印度是世界第二大國防裝備進口國。每年，國防采購訂單達到驚人的1000億美元。最近對外國直接投資規(guī)范進行了修改，允許高達 74% 的外國投資進入國防部門。

4）汽車：
印度汽車工業(yè)占全國GDP的7.5%，2018-19年汽車零部件進口額達176億美元。隨著行業(yè)向 BS-VI 規(guī)范過渡，增材制造技術帶來了可喜的好處。一個顯著的例子包括印度一家頂級汽車制造商利用 Stratasys 的增材制造技術來大幅節(jié)省制造成本。

5) 醫(yī)療器械：
印度的大部分醫(yī)療器械需求（70-90%）是通過進口滿足的。該行業(yè)正蓄勢待發(fā)，預計到 2025 年其價值將達到 25-300 億美元。2018 年，該國發(fā)生了驚人的 4,67,044 起道路事故，凸顯了醫(yī)療設備的需求。值得注意的是，3D 打印假肢正在印度成為一種經濟高效的解決方案。

6) 建筑與建筑：
2020 年 3 月的最新數(shù)據(jù)顯示，403 個基礎設施項目成本超支，每個項目超過 15 億盧比。增材制造在從住房到橋梁制造的各種建筑工作中發(fā)揮了重要作用。印度理工學院馬德拉斯分校 (IIT Madras) 和當?shù)匾患页鮿?chuàng)公司的突破性創(chuàng)新推出了一項技術，使混凝土能夠在短短 3-5 小時內凝固。

增材制造跨行業(yè)應用一覽

1) 航空航天和國防：

HAL 進軍 3D 打�。河《人固购娇沼邢薰�司 (HAL) 與 Wipro 3D 合作開發(fā) 3D 打印飛機部件，標志著印度航空航天領域的一個重要里程碑。第一個全 3D 打印火箭發(fā)動機：在印度國家太空推廣和授權中心 (IN-SPACe) 和印度空間研究組織的支持下，印度航天初創(chuàng)公司Agnikul Cosmos于 2022 年成功測試了世界上第一個全 3D 打印火箭發(fā)動機（印度空間研究組織），驗證了將火箭發(fā)動機制造為單個硬件的技術可能性。Agnikul Cosmos 的單件 3D 打印引擎。Agnikul Cosmos 的單件


△3D 打印引擎

2）醫(yī)療保健和生物醫(yī)學：

定制植入物和手術導板：Osteo3D總部位于班加羅爾，在 3D 打印醫(yī)療模型和手術導板方面處于領先地位，協(xié)助外科醫(yī)生規(guī)劃復雜的手術，尤其是頜面手術。
生物打印創(chuàng)新：印度理工學院德里分校在組織 3D 生物打印方面的研究促成了生物打印軟骨的開發(fā)，預示著再生醫(yī)學的重大進步。

3）汽車：

Mahindra 的快速原型制作：Mahindra 集團已將增材制造集成到其設計流程中，簡化了原型開發(fā)。塔塔汽車的按需備件：采用增材制造生產備件使塔塔汽車能夠降低庫存成本并提高零件可用性。

4）建筑：
●印度首個 3D 打印安全館：Godrej Construction 和 IIT 馬德拉斯初創(chuàng)公司 Tvasta 在孟買的 Godrej & Boyce 校區(qū)聯(lián)合創(chuàng)建了印度首個 3D 打印安全館。該創(chuàng)新結構使用機械臂 3D 打印機，展示了 3D 打印在建筑領域的未來潛力。

●世界上第一座 3D 打印寺廟：Apsuja Infratech 和 Simpliforge Creations 正在 Telangana 的 Siddipet 建造世界上第一座 3D 打印寺廟。這座占地 3,800 平方英尺的創(chuàng)新寺廟展示了獨特的印度教神靈設計，凸顯了 3D 打印在建筑領域的巨大潛力。該建筑是使用 Simpliforge 先進的機械臂系統(tǒng)和本土材料進行的，

●Kerala首座 3D 打印建筑：“Amaze 28”是喀拉拉邦 PTP Nagar KESNIK 園區(qū)的第一座 3D 打印建筑，僅用 28 天就建成，耗資 110 萬盧比。使用 Tvasta 的軟件，這種高效的施工方法有望實現(xiàn)更快、更具成本效益的施工過程。該技術顯著減少了勞動力和時間，有可能改變傳統(tǒng)的施工技術。


△印度首個 3D 打印安全館

結論
印度在 3D 打印領域的歷程是持續(xù)壯大的。從 20 世紀 90 年代的起步階段到今天蓬勃發(fā)展的龐大系統(tǒng)，印度的增材制造格局一直受到創(chuàng)新、戰(zhàn)略規(guī)劃以及公共和私人舉措的融合的影響。隨著從航空航天到醫(yī)療保健等行業(yè)紛紛采用增材制造，印度有望重新定義全球制造范式。盡管挑戰(zhàn)依然存在，但印度的適應能力、遠見卓識和協(xié)作精神預示著增材制造未來將在印度社會經濟結構中發(fā)揮關鍵作用。