广东省激光与增材制造产业技术创新发展研究

来自：王彬 等 广东科技杂志 长三角激光联盟陈长军转载

激光与原子能、计算机、半导体并称20世纪的四大发明，被美国科学家总结为影响全球未来发展的18项重大关键技术之一；由于增材制造技术能快速制造出各种形态的结构，增材制造（3D打印）对传统的产品设计、工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，成为制造业最具代表性和最受关注的颠覆性技术之一。

与增材制造技术正与航空航天、生物医疗、汽车、核电、船舶、电子等领域有关技术加速融合，已深入到工业制造及社会生活的方方面面。世界主要先进制造大国纷纷加强战略谋划、强化政策支持，将激光与增材制造产业作为制造业转型发展的突破口之一。我国高度重视激光与增材制造产业，广东省将激光与增材制造产业列入重点培育的“双十”产业集群之一予以重点支持和发展。本文梳理分析了国内外及广东省激光与增材制造产业技术发展基础及趋势，并结合广东省激光与增材制造产业发展存在问题，研究提出对策建议以供决策参考。

2022/ SUMMER

国内外激光与增材制造发展情况

（一）全球激光与增材制造产业保持稳步增长，龙头企业保持良好增长态势

在产业发展规模方面，近5年全球激光产业保持稳步增长，年均复合增长率超5%，其中2020年全球激光产业中上游已形成超过440亿美元的行业产值，并驱动下游激光应用产品和技术服务形成数万亿美元的行业产值。增材制造技术诞生30多年以来，产业高速发展，截至2019年年底全球平均年增长率达到26.1%，具有巨大的发展潜力。2020年，虽受到新冠肺炎疫情影响，全球增材制造产业增速略有减缓，但仍呈现正向增长7.5%，达到127.58亿美元。

在产业发展布局方面，全球激光与增材制造产业基本形成以北美、欧洲发达国家和地区主导，亚太及其他地区后起追赶的发展态势。欧美在激光与增材制造技术创新和产业化方面的优势较为明显，但随着全球制造业的转移以及亚太国家工业化水平的不断提升，亚太已成为全球激光与增材制造市场发展最快速的地区。

在激光产业链布局方面，全球已形成上游专用材料和器件/软件、中游激光器和装备系统、下游激光应用和技术服务的全产业链，涌现了德国通快（Trumpf）、美国Lumentum、美国IPG、美国贰陆（II-VI）、瑞士百超（Bystronic），以及中国的大族激光、华工科技、纳思达等全球龙头骨干企业。在增材制造产业链布局方面，全球已形成上游专用材料、中游器件/软件和装备系统以及下游应用产品及技术服务的产业链，涌现了德国EOS、SLM Solutions、Trumpf，加拿大AP&C，美国3D Systems，Stratasys、IPG，法国3D Cream、比利时Materialise，以及中国的大族激光、光华伟业、创想三维、纵维立方、铂力特等全球龙头骨干企业。据统计，2021年前三季度，Trumpf、IPG、II-VI、SLM Solutions、Stratasys、nLight等全球激光与增材制造龙头企业均实现了不同程度的业绩增长。

（二）国内激光与增材制造产业保持高速发展，应用领域不断渗透拓展

近几年，国内激光与增材制造产业快速发展，市场不断扩大，应用领域已全面渗透到工业、农业、信息、医疗卫生、文娱、科学研究、教育、国防安全等国民经济发展的众多领域，不仅包括汽车制造、航空航天、动力和能源等传统重工业，同时也逐步向微电子制造、机械微加工、医疗、牙科等精细加工新兴领域拓展。产业发展规模方面，2020年全国激光产业中上游市场规模达1065亿元（约占全球激光产业产值36.8%），同比增长15.4%。增材制造产业规模2016－2020年的年均增速达27.1%，2020年产值达210亿元。

产业发展布局方面，国内激光产业领域呈现出很强的区域集聚效应，已形成珠三角、长三角、华中地区、环渤海地区四大激光产业带，同时陕西、四川、辽宁、福建等省份的激光产业也在蓬勃发展，且产业带的边界正逐渐融合。国内增材制造产业领域已形成以长三角、珠三角、环渤海等为核心区域，以中西部地区为重要纽带，西北、西南、东北等地区逐步发展为重要支点的产业空间发展格局。

产业链布局方面，国内激光与增材制造企业不断发展壮大，涌现了包括大族激光、华工科技、锐科激光、纳思达、联赢激光、海目星、光库科技、杰普特、创想三维、柏楚电子、炬光、先临三维、中航迈特、铂力特等知名企业。据统计，2021年前三季度，大部分激光与增材制造产业重点企业的营业收入保持了稳定的增长态势。

广东省激光与增材制造产业相关发展基础

（一）产业规模不断扩大，下游应用市场持续增长，产业基础和发展优势领先于全国

产业发展规模方面，广东省激光与增材制造领域取得了长足进步，已成为国内最大的激光与增材制造产业集聚区，产业规模占全国30%以上，位居全国第一，拥有大族激光、纳思达、联赢激光、杰普特、迈普医学等27家上市企业，年营收超1亿元的企业超90家、超1000万元的企业1000余家。据统计，2020年全省激光与增材制造产业相关的30家主要企业营收达1197.5亿元，2021年达1457.7亿元，同比增长21.7%。

产业区域布局方面，广东省已形成以广州、深圳为龙头，珠海、东莞、佛山、中山等珠三角城市为重要节点的激光与增材制造产业发展格局，布局建设了广州市3D打印产业园、广东省新兴激光等离子体技术研究院产业园、深圳激光谷产业园、大族全球激光智能制造产业基地、江门华南激光谷产业园、珠海香洲区光电产业示范园等20余个重点激光与增材制造相关产业园区，推动产业加快集聚发展。

产业链布局方面，广东省激光与增材制造全产业链体系已基本建立，关键材料、核心器件、整机装备、应用开发、公共服务平台等各环节协同发展，中上游相关企业注册数量十年来呈现快速上升趋势，涌现了大族激光、纳思达、创鑫激光、杰普特、光韵达、英诺激光、联赢激光、宏石激光、海目星、光库科技、深圳特发、光华伟业、创想三维、纵维立方、雷佳、汉邦等产业链代表企业。在技术服务和应用方面，得益于省内制造业齐全门类和扎实基础，激光与增材制造技术与产品在汽车、船舶、医疗、电子信息等领域得到广泛应用，形成了光峰科技、速腾聚创、汇川、迈普医学、瑞通生物、家鸿口腔、珠海格力等等一大批骨干应用企业，不断为激光与增材制造应用推广深耕努力。

随着2021年全球经济逐步复苏，激光与增材制造相关技术及产品与5G通信、新能源、生物医疗等产业进一步深度融合，行业需求呈现快速回暖趋势，为广东省激光和增材制造产业发展带来新机遇。

（二）产业创新能力和创新水平持续提升，部分关键核心技术取得突破

广东省重视激光与增材制造技术创新能力建设，积极培育建设了一批激光与增材制造相关的产业技术研究平台。高校院所方面，广东省开展激光与增材制造相关研究的高校院所共30余家，基本上涵盖了省内大部分的理工类高校、研究院所，主要聚集于广州、深圳、东莞、佛山等地，包括中山大学、华南理工大学、广东省科学院、深圳大学、南方科技大学、中科院深圳先进院、东莞理工学院、松山湖材料实验室、季华实验室、阳江五金刀剪研究院等。

创新平台方面，广东省从事激光与增材制造相关的国家级、省级研究平台共有100余个，主要聚集在广州、深圳等地市，依托于高校、科研院所、企业建成，包括华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心等10余个国家级平台（见表1），还有华南理工大学广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室、南方医科大学广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心等省级重点实验室和省级工程技术研究中心等共计90余个。重大科技基础设施方面，建设了超短超强激光装置、南方先进光源、中山光子科学中心等，主要分布在东莞、中山等地市。

技术创新和技术攻关成果是激光与增材制造产业创新水平的直接体现。2021年来，南方科技大学、广东省科学院、深圳大学、华南理工大学、广东工业大学、暨南大学、松山湖实验室、清华-伯克利深圳学院等单位在激光与增材制造技术领域开发了千瓦级工业用蓝光半导体激光器、超高功率皮秒激光器、水凝胶-高分子复合结构的多材料3D打印技术、三光束脉冲激光共沉积镀膜系统、3D打印高强度高塑性钛合金材料、低温沉积3D打印含镁支架、光固化4D打印的超高力学性能形状记忆高分子材料，以及生物3D打印组织和类器官等一系列高水平的技术成果，部分成果填补了国内空白，达到国际一流水平。

（三）产业政策环境趋于完善，省市协同推进培育产业集群

近几年来，省市建立健全联动协调机制，发布相关政策规划，不断完善产业政策环境。省级政策布局方面，近两年，省政府发布了《关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》及《广东省培育激光与增材制造战略性新兴产业集群行动计划（2021－2025）》，并制定发布了《广东省战略性产业集群联动协调推进机制》，建立了以省政协袁宝成副主席为定向联系负责“链长”、省科技厅作为实施牵头部门、省直各部门及各地市深入参与的集群联动协调工作机制。

同时，省直有关部门相继出台了《激光与增材制造企业研发费用加计扣除税收优惠政策指引（2021年版）》、《广东省首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2021年版）》及支持包括小巨人企业在内的“专精特新”企业发展措施等一系列优惠政策，支持培育包含激光与增材制造领域的重点产品装备和企业。

地市政策布局方面，按照广东省激光与增材制造产业集群统一部署，各地市结合各自实际相继出台了多项政策。广州、深圳是省内激光与增材制造核心城市，注重从产业整体实施相关举措推进产业全面发展，包括持续培育和壮大具备国际竞争力的大企业集团和隐形冠军企业，开展激光与增材领域关键核心技术攻关和创新平台建设，实施市级科技计划项目，强化人才引进和培养，开展产业链定向招商，推进集聚发展的产业园建设，资助标准研制，加快知识产权运营服务体系建设。东莞、佛山、江门、惠州、珠海、中山等地市结合各自产业优势，在激光与增材制造产业链相关环节及细分领域寻找发展突破，通过打造特色产业园区和孵化园、布局大科学装置等举措，吸引领域省内外龙头企业和产业链上中下游企业及配套服务企业落户。

广东省激光与增材制造产业发展存在问题

广东省激光与增材制造产业虽然在全国占有优势，但对标国际先进水平，仍存在前沿原创性/领先性技术创新不足、产业基础材料及高端器件装备等部分依赖进口、产业技术应用深度和广度不足等问题。一是产业链部分环节比较薄弱，特别是特种光纤、激光芯片、扫描振镜、高端装备等关键材料和核心零部件依赖进口，产业向高端发展存在较大压力。二是技术应用有待深化，超快激光加工、激光诊疗、激光显示、增材制造等领域技术在相关产业中推广应用不够。三是精密激光智能装备、增材制造装备等自主研发的产品与国外先进水平存在较大差距，总体上处于全球产业链、价值链的中低端，产品质量和可靠性有待提高。四是中小微企业面临较大生存压力，广东省激光与增材制造领域的中小微企业占绝大多数，受新冠肺炎疫情等影响，企业生存压力进一步凸显，产业投资减缓趋势明显。

对策与建议

为推动广东省激光与增材制造产业规模与创新能力迈上新台阶，打造创新引领、结构优化的生态体系，稳步提升在全球产业链、价值链中的地位，逐步形成具有国际竞争力的激光与增材制造产业集群，提出以下几点建议。

（一）瞄准产业链短板，大力进行强链补链

一是主抓“链主”企业，充分发挥其枢纽带动作用。针对产业集群重点产业环节，分类开展“链主”企业专门遴选和专项培育工作，通过“链主”企业贯通产业纽带，带动上下游配套转型升级，从而补齐产业短板，持续带动产业链各环节的中小企业不断创新发展，推动产业链优化升级和价值链跃升。二是强化靶向招商等方式，大力推动建设一批有助于突破产业核心技术瓶颈的重大项目和龙头企业分支机构，并定期梳理监测项目、企业落地实施存在问题，省市共同研究制定有针对性举措，落实各项优惠政策，加快基础配套设施建设。

（二）激发全链条创新活力，强化产业关键核心技术攻关

强化“以科学发现为引领，以技术发明为引擎，以产业发展为方向，以人才支撑为基础，以生态优化为抓手”的全链条创新发展路径，着力赋能产业集群新活力。一是积极推进重点领域研发计划“激光与增材制造”指南发布以及项目实施。二是在各类基础研究、重点领域研发计划中加大对激光与增材制造关键核心技术的项目布局，充分发挥专项集聚高端创新资源的作用，吸引一批省外优势机构、高层次人才到粤开展技术联合攻关与落地转化。三是聚焦激光与增材制造产业关键环节，推动建设一批高水平研究院、创新中心、新型研发机构、重点实验室等平台，优化公共服务平台和检验检测平台布局，提升产业关键技术攻关水平。四是多渠道推动产学研金结合，以市场需求为导向，加速科技成果转化。

（三）加强产业应用示范作用，推进产业应用技术深化发展

围绕广州、深圳、东莞、珠海、佛山、阳江、湛江等重点地区和特色发展地区，组织实施一批示范效应好、带动性高的行业应用典型示范工程和一大批产业应用示范场景，进一步推动产业深度应用与普及推广，从省联动协调机制层面将任务落实到相关地市，并建立配套奖惩机制，支持龙头企业、重点高校院所等在应用端发力。应用示范和场景可重点从汽车、生物医疗、船舶、电子信息、工业模具、核工业、文化创意等领域进行筛选培育，形成规模化应用场景。同时，大力推进激光与增材制造与新能源、新一代信息技术、高端装备制造、超高清视频显示、智能机器人等新兴产业深度融合，助力广东省“双十”产业集群高质量发展。

（四）提升产业生态品质，提高产业的国际话语权和知名度

一是加强知识产权保护对产业集群构建创新网络的积极作用，深化专利导航工作，支撑产业相关细分领域的创新发展；加大企业知识产权布局，推动布局重点产业领域知识产权的海外保护工作。二是鼓励企业、科研院校从国家和行业层面开展标准和知识产权的顶层设计与规划，开展激光与增材制造工艺/装备/材料/软件等各类标准的制订，提升产业的国际话语权与影响力。三是积极举办或参加激光与智能装备、光电技术博览、增材制造技术论坛等各类国际交流活动，如深圳国际激光展等，通过打造知名论坛活动提升国际知名度和产业影响力。

作者简介

王彬（1988－），男，硕士，助理研究员，任职于广东省科学技术情报研究所，研究方向为科技情报、科技战略。

林兴浩（1988－），男，博士，副研究员，任职于广东省科学技术情报研究所，研究方向为科技情报、科技战略。

王龙（1988－），男，硕士，助理研究员，任职于广东省科学技术情报研究所，研究方向为科技情报、科技战略。

（编辑：潘慧）