3D打印+铸造：驱动绿色铸造变革，助力双碳目标达成

在全球积极应对气候变化、迈向可持续发展的进程中，3D打印与铸造的融合为我国铸造产业的绿色升级带来了关键契机，这一变革与双碳目标紧密相连，亟待从国家政策层面进行系统性的规划与推动，尤其是结合我国庞大的铸造产业基础和独特的制造业集群优势。

△3DP砂型打印工艺制造的绿色铸造砂型

庞大的产业规模基础

我国作为全球铸造大国，拥有雄厚的基础工业体量，目前有2万4千多家铸造企业，铸造产量占世界45%。据中国铸造协会数据，2023年中国各类铸件总产量5190万吨。如此庞大的产业规模，为铸造产业集群的形成和发展提供了坚实基础，众多企业的集聚产生了规模经济效应，降低了生产成本，提高了生产效率.

完整的产业链配套

铸造产业的产业链较长，涵盖了上游的原材料供应商、设备供应商，中游的铸造企业，以及下游的众多应用领域。我国铸造产业集群内的企业分工明确、协作紧密，形成了完整的产业链配套。例如在河南等地的铸造产业集群中，不仅有大量的铸造企业，还有提供生铁、废钢等原材料的供应商，以及生产铸造机械、加工设备、检测设备的企业，这种完整的产业链条使得企业间的交易成本降低，生产周期缩短，能够快速响应市场需求，增强了集群的整体竞争力.

丰富的技术与人才资源

经过多年的发展，我国铸造产业集群积累了丰富的技术和人才资源。一方面，集群内的企业在长期的生产实践中不断探索和创新，形成了各自的核心技术和工艺，如一些地区在砂型铸造、精密铸造、压铸等领域具有独特的技术优势；另一方面，产业集群吸引了大量的专业人才，包括技术工人、工程师、科研人员等，他们为企业的技术研发和创新提供了智力支持。同时，集群内企业间的人才流动和技术交流也较为频繁，促进了技术的传播和创新，有利于提升整个集群的技术水平.

强大的市场辐射能力

我国的铸造产业集群分布广泛，且多集中在经济发达、交通便利的地区，如长三角、珠三角等，这些地区具有优越的地理位置和良好的市场环境，能够辐射全国乃至全球市场。以长三角地区的铸造产业集群为例，其生产的铸件产品不仅满足了国内汽车、机械装备等行业的大量需求，还出口到欧美、东南亚等国际市场，强大的市场辐射能力为产业集群的发展提供了广阔的空间，促使企业不断扩大生产规模，提高产品质量和市场份额.

政策支持与产业引导

国家高度重视铸造产业的发展，出台了一系列相关政策，如“十四五”规划中明确了铸造行业数字化转型发展的目标，包括到2025年采用3D打印技术生产的铸件超过50万吨等 。这些政策为铸造产业集群的发展提供了有力支持，引导产业集群向高端化、智能化、绿色化方向发展，推动了产业结构的优化升级，提升了集群的整体竞争力.

区域品牌效应

一些知名的铸造产业集群已经形成了区域品牌效应，如泊头的“中国铸造名城”、焦作的气缸套、“含山铸造”、“林州铸造”等 。这些区域品牌在市场上具有较高的知名度和美誉度，能够吸引更多的客户和资源，为集群内的企业带来了更多的发展机遇。同时，区域品牌的建设也促使企业更加注重产品质量和品牌形象，加强了企业间的合作与自律，有利于维护集群的整体利益和市场秩序.

我国铸造企业遍布各地，形成了多个特色鲜明的中国制造集群。如河南省，新乡市年产大型铸钢件5.5万吨，出口量30%以上，辉县市拥有100多家铸造企业，产能超过130万吨；平顶山郏县被称为中国铸铁锅之都……

这些集群在长期发展过程中，积累了丰富的生产经验和产业资源，但同时也面临着传统铸造工艺带来的高能耗、高污染以及资源浪费等问题。据统计，传统铸造工艺在材料利用率方面存在较大提升空间，且能源消耗强度较高，这不仅增加了企业的生产成本，也对环境造成了较大压力，与我国双碳目标的实现存在一定矛盾 。

3D打印+铸造新质生产力

从提效、减污和降本的角度看，3D打印+铸造具有绿色属性和先进性：

提效

• 生产周期大幅缩短：某公司采用“3D+”铸造工艺后，生产周期缩短60%以上，如组芯压缩机内气缸的生产周期从48天缩短至12天，L型床身从45天缩短至15天。

• 产能显著提升：“3D+”铸造工艺产能提升50%，效率翻番，能快速响应市场需求，提高企业竞争力。

• 快速原型制作：砂型3D打印技术可在短时间内制作复杂砂型，快速完成原型部件制作，如某新能源车企试制商卡水冷电机壳，采用3DP砂型打印10天即交付，相比传统工艺60天的制作周期缩短了83%。

减污

• 材料浪费减少：3D打印按需制造，支撑砂在线回收，砂子利用率可达95%以上，减少了传统制模过程中的原材料浪费。

• 粉尘污染降低：三帝科技砂型3D打印设备在生产过程中能有效减少粉尘产生，配合再生砂等环保材料，助力铸造厂实现绿色制造。

降本

• 模具成本降低：传统铸造中，仪表板模具成本70万-100万元，保险杠模具35万-70万元，发动机部件模具15万-60万元甚至更高，而3D打印砂模成本低，设计修改灵活，无需昂贵模具制造费用。

• 人力成本减少：3D打印过程自动化，减少了对人工操作的依赖及人为错误，降低了人力成本，如三帝科技3D打印设备只需简单培训即可操作，无需大量人力协同。

• 能源消耗降低：3DP打印工艺3D 打印技术能耗比砂芯制造和注塑设备较低。与注塑成型相比，3DP打印砂型是通过喷头喷出粘结剂将砂子粘结成型，无需像注塑成型那样对材料进行长时间的加热熔融等过程，所以能耗大幅降低。与3DP打印砂型相比，传统砂芯制造中的热芯盒法制芯，需使芯盒保持在200℃-300℃，让芯砂射入芯盒中后，氯化铵在较高温度下与树脂中的游离甲醛反应生成酸，从而使型芯很快硬化，此过程能耗多。而3DP打印砂型过程中，砂子无需加热到如此高温，且设备本身能耗相对较低。

△经过3DP砂型打印工艺升级改造后的绿色快速铸造工厂

三帝科技助力3D铸造

在此背景下，三帝科技的探索实践为行业发展提供了有益借鉴。三帝科技通过收购6家传统铸造厂，引入3D打印技术推动其转型升级，成效显著。在生产环节，3D打印技术的精准特性大幅提高了材料利用率，有效降低了原材料从开采到加工各环节的碳排放，减少了对环境的影响，这对于我国铸造产业降低资源消耗强度、提高资源利用效率具有重要示范意义，与国家相关部门推动各行业绿色发展、优化产业结构的政策方向高度契合 。

从能源消耗角度分析，传统铸造过程中的反复加工和修正工序导致能源消耗量大，而3D打印辅助铸造则简化了生产流程，降低了能源需求。国家一直致力于能源领域的改革与发展，出台了一系列提高能源利用效率和推广清洁能源应用的政策措施。铸造企业采用3D打印技术后，能够更好地与这些能源政策协同，例如引入节能型3D打印铸造设备，并结合清洁能源供电，进一步降低碳排放，助力铸造行业能源结构的绿色优化，为实现双碳目标下能源消耗总量和强度“双控”发挥积极作用 。

在技术创新推动方面，我国制造业的发展离不开新兴技术在传统产业中的深度应用与融合创新。国家在“十四五”期间，工信部等部门已印发《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》，为行业发展指明方向，如推动智能化改造，打造智能制造示范工厂；助力绿色发展，调整产能置换政策；支持优质企业发展，培育专精特新“小巨人”和制造业单项冠军；发展产业集群，培育铸造特色产业集群等 。对于3D打印+铸造这一创新模式，国家相关部门高度重视，应在研发投入、人才培养和技术推广等方面加大政策扶持力度，延续并深化“十四五”的发展策略到“十五五”规划及以后阶段。通过设立专项研发基金，鼓励高校、科研机构与企业开展产学研深度合作，联合攻克技术难题，加速绿色铸造技术的成熟与应用普及，提升我国铸造产业的整体技术水平，增强在国际市场上的低碳竞争力，以技术创新驱动产业高质量发展，实现从铸造大国向铸造强国的转变，而专精特新“小巨人”三帝科技的实践成果也为政策的精准实施和优化提供了现实参考 。

从产业集群发展视角出发，国家相关部门可充分发挥我国制造业集群优势，引导建立3D打印+铸造的绿色产业园区。以三帝科技收购的铸造厂及其所在的产业集群为基础，吸引上下游相关企业入驻园区，形成完整的绿色产业链生态。在园区内集中配置完善的基础设施与环保配套设施，实现废弃物的集中处理和循环利用，构建绿色产业链闭环。企业间通过共享3D打印技术资源、能源管理系统等，能够有效降低整体运营成本和碳排放，同时便于统一监管和推广绿色铸造标准，促进产业集群内企业的绿色低碳协同发展，打造成为双碳目标下我国传统铸造产业绿色转型的示范样本，以点带面推动全国铸造行业的全面绿色变革，为我国实现碳达峰、碳中和目标提供坚实的产业支撑和有力的政策实践范例，进一步彰显我国在全球绿色制造领域的引领地位和大国担当 。