3D打印技術(shù)也稱為增材制造技術(shù)（Additive Manufacturing Technologies，AM），是一種依據(jù)三維CAD數(shù)據(jù)，通過逐層材料累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)。它利用計(jì)算機(jī)將成形零件的3D模型切成一系列一定厚度的“薄片”，3D打印設(shè)備自下而上地制造出每一層“薄片”最后疊加成形出三維的實(shí)體零件。該技術(shù)可以在單個(gè)設(shè)備上快速準(zhǔn)確地制造任意復(fù)雜形狀的零件，在解決傳統(tǒng)制造方式難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件成形問題的同時(shí)，大大減少了生產(chǎn)成本，簡化了處理程序，縮短了處理周期，真正實(shí)現(xiàn)“自由制造”。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸在各種領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。在加工制造業(yè)，它可以完成零部件打印，提高生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)大批量精準(zhǔn)化生產(chǎn)；在醫(yī)療行業(yè)，3D打印可以幫助完成使用金屬、塑料等非活體組織材料定制牙科、骨科植入物、助聽器外殼醫(yī)療器械，甚至打印人工肝臟等。2019年1月14日，加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校首次利用快速3D打印技術(shù)制造出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架，成功幫助大鼠恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能；在珠寶設(shè)計(jì)、鞋類設(shè)計(jì)與制造、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)與施工、汽車設(shè)計(jì)與制造等設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，以及航空航天、牙科等醫(yī)療領(lǐng)域都有所應(yīng)用；在教育領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可以使教學(xué)更有趣，助力學(xué)生空間思維能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及時(shí)間規(guī)劃能力。2026年2月12日，中國工程院院士戴瓊海教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表了一項(xiàng)新型3D打印技術(shù)研究成果。利用該技術(shù)0.6秒即可完成毫米尺寸復(fù)雜物體的高分辨率三維打印，刷新了3D打印速度紀(jì)錄。
未來3D打印技術(shù)涉足的領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)展，所占據(jù)的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)繼續(xù)增大。新材料、新工藝的涌現(xiàn)不斷刺激著3D打印的創(chuàng)新和升級(jí)，使其在航空、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位。同時(shí)，3D打印將提供精準(zhǔn)垂直的個(gè)性化服務(wù)，加速產(chǎn)業(yè)鏈整合，提高競爭力和降低生產(chǎn)成本。
概念及基本原理
概念
3D打印（3D Printing），又稱為增材制造或添加制造，是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，是減材制造后衍生的快速成型技術(shù)。根據(jù)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)( ASTM) 2009 年成立的3D打印技術(shù)委員會(huì)( F42委員會(huì)) 公布的定義，3D打印是一種與傳統(tǒng)的材料加工方法截然相反，基于三維CAD（Computer Aided Drafting，電腦制圖）模型數(shù)據(jù)，通過增加材料逐層制造的方式。
3D打印相比于傳統(tǒng)技術(shù)來說在小批量生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)成本，個(gè)性化，復(fù)雜設(shè)計(jì)，材料利用率，加工便利性等方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。不過3D打印技術(shù)無法應(yīng)用于大量生產(chǎn)，部分專家稱3D打印為第三次工業(yè)革命的說法是噱頭。雖然其在航天航空、汽車、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域應(yīng)用愈加廣泛，但多年來的應(yīng)用領(lǐng)域并未觸達(dá)使用廣泛普及的狀態(tài)。隨著打印設(shè)備原材料價(jià)格的下調(diào)，激光打印策略等新技術(shù)工藝的開發(fā)，以及電子消費(fèi)等應(yīng)用場(chǎng)景的推動(dòng)，3D打印產(chǎn)業(yè)化將持續(xù)推進(jìn)，應(yīng)用于更多行業(yè)和領(lǐng)域中（例如富士康已為蘋果公司原始設(shè)備制造商IPhone多年的傳統(tǒng)制造領(lǐng)域尚未被3D打印大規(guī)模替代），助力科技不斷發(fā)展。
基本原理及打印流程
3D打印的實(shí)現(xiàn)服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)及整體流程主要可包括建模、切片、物理轉(zhuǎn)換（打印）和后處理四個(gè)步驟。
三維建模：三維建模是物體制造流程的初始環(huán)節(jié)，通常通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件或掃描儀生成三維模型。設(shè)計(jì)過程中需綜合考量物體的大小、形狀、結(jié)構(gòu)、表面質(zhì)量等因素。完成設(shè)計(jì)后，需對(duì)模型進(jìn)行檢查與修正，以確保最終打印的物體符合預(yù)期要求。隨后需將三維模型轉(zhuǎn)換為打印機(jī)可識(shí)別的格式（如STL、OBJ文件），作為3D打印的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
切片處理：在進(jìn)行3D打印前，需要將三維模型分割成多層薄片，每個(gè)薄片都是一層。這個(gè)過程叫做切片處理。切片軟件根據(jù)打印機(jī)和材料的特性，確定每層的厚度和其他打印參數(shù)，以便于最終打印物體的構(gòu)建和品質(zhì)。
物理轉(zhuǎn)化（打印）：在將切片數(shù)據(jù)傳輸?shù)?D打印機(jī)前，需要進(jìn)行一些準(zhǔn)備工作，如清潔打印床、預(yù)熱打印頭等。然后，需要設(shè)置打印參數(shù)，如溫度、速度、填充密度等。這些參數(shù)將影響打印物體的外觀、強(qiáng)度和精度等方面。3D打印機(jī)根據(jù)打印參數(shù)逐層打印，并將熔融的材料沉積到打印床上，逐漸建立起物體的形狀。在打印過程中，需要監(jiān)控打印機(jī)的狀態(tài)，確保打印過程中沒有異常發(fā)生，例如打印頭堵塞、打印床移動(dòng)不良等。
后處理：打印完成后，可以對(duì)打印出來的零件進(jìn)行后處理，如去除支撐結(jié)構(gòu)、打磨等，以滿足具體的需求和使用要求。
發(fā)展歷程
概念源起
3D掃描概念的出現(xiàn)
1859年，法國雕塑家Franois Willème以自己站立的位置為中心，每隔15°放置一臺(tái)照相機(jī)，形成360°的圓后在同一時(shí)間進(jìn)行拍攝得到不同角度的影像，通過繪制出24個(gè)不同角度的輪廓，得到了自己的三維圖像 ，并將其取名為照相雕刻（Photosculpture），并以該方法成功申請(qǐng)了專利。這一概念的出現(xiàn)指導(dǎo)了后續(xù)3D打印技術(shù)的理論架構(gòu)，也為其實(shí)踐提供了參考案例。
三維數(shù)據(jù)的獲取和空間技術(shù)構(gòu)想
1892年，Joseph Blanther在多個(gè)蠟板上印壓地形等高線，并切割蠟板后層層堆疊得到了地形圖模型。1935年，Morioka開發(fā)了一種照片雕塑和地形學(xué)結(jié)合的技術(shù)，使用結(jié)構(gòu)光來創(chuàng)建物體的輪廓線，將其顯影成片材并且被切割和堆疊；1940年，Perera通過在硬紙片上切割等高線，堆疊粘貼得到了一個(gè)完整的三維地圖模型；1964年，Zang在此基礎(chǔ)上將硬紙板換成了方便標(biāo)記數(shù)據(jù)的透明版。
1972年，Matsubara首次提出可以嘗試使用光固化材料，以這種方式形成的許多薄片隨后堆疊在一起以形成鑄模；1974年，DiMatteo意識(shí)到這種堆疊技術(shù)能夠替代傳統(tǒng)加工制造方法，用于零件模具的成型生產(chǎn)，便將其應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，這種加工工藝與19世紀(jì)3D打印的早期工作有明顯的相似性。
3D打印雛形初現(xiàn)
1977年，Swainson提出可以通過激光選擇性照射光敏聚合物的方法直接制造立體模型，并開展了相關(guān)的研究工作；1979年中川威雄（Takeo Nakagawa）教授發(fā)明了疊層模型造型法，使用層壓技術(shù)生產(chǎn)實(shí)際工具，并提到了注塑模具中復(fù)雜冷卻通道的可能性；1981年，名古屋市工業(yè)研究所的Hideo Kodama發(fā)明了利用光固化聚合物的三維模型增材制造方法。同年，Ross F.Housholder注冊(cè)了類似于激光燒結(jié)（SLS）的專利，利用三維軟件程序創(chuàng)建3D模型，將數(shù)據(jù)發(fā)送到打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)3D打印。
技術(shù)落地
3D打印技術(shù)的實(shí)踐落地中，貢獻(xiàn)較為突出的是發(fā)明家比爾·馬斯特斯和查爾斯·赫爾曼。他們分別產(chǎn)出了世界上首個(gè)3D打印專利，以及首臺(tái)3D打印機(jī)，為后續(xù)3D打印技術(shù)的發(fā)展提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
首臺(tái)3D打印機(jī)出現(xiàn)
1984年7月2日，歷史上首個(gè)3D打印專利（專利號(hào)為US4665492A，專利名稱為“計(jì)算機(jī)自動(dòng)制造過程和系統(tǒng)”）正式授予，該專利的持有人是一位名叫比爾·馬斯特斯（Bill Master）的發(fā)明家，其中的思想及方法均為后續(xù)3D打印系統(tǒng)的出現(xiàn)及發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
隨后，在該專利的指導(dǎo)下，世界上首臺(tái)3D打印機(jī)問世，出自比爾·馬斯特斯之手。其技術(shù)底層架構(gòu)基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)制造過程和系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和接收坐標(biāo)信息文件的相關(guān)機(jī)器控制器組成。它在運(yùn)行時(shí)首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編制三維坐標(biāo)信息并儲(chǔ)存為數(shù)據(jù)文件，而后這些坐標(biāo)信息被輸入到控制伺服和極坐標(biāo)系統(tǒng)的機(jī)器控制器，伺服電機(jī)進(jìn)一步控制工作頭和工作頭的位置，隨后注入材料顆粒，在坐標(biāo)系中的預(yù)定坐標(biāo)點(diǎn)用固態(tài)物體打印材料打印出相關(guān)物品。
首家3D打印公司創(chuàng)立
在前人的思想概念體系架構(gòu)之上，3D打印技術(shù)的真正出現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)80年代，美國發(fā)明家查爾斯·赫爾曼（Charles Hull）發(fā)明出名為“立體打印”的技術(shù)。1984年，數(shù)字資源與打印技術(shù)被結(jié)合在一起形成了三維立體建模技術(shù)；1986年，立體光刻工藝由查爾斯·赫爾曼發(fā)明并進(jìn)行了實(shí)踐，該技術(shù)主要利用紫外線照射將樹脂凝固成形，以此來制造物體，并獲得了專利；隨后專注發(fā)展3D打印技術(shù)的公司3D System正式成立，該。
查爾斯·赫爾曼經(jīng)營的3D System打印公司于1988年推出的世界上第一臺(tái)可實(shí)現(xiàn)3D打印的大體型打印機(jī)SLA-250，這臺(tái)打印機(jī)是世界上第一臺(tái)采用立體光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D打印的商用快速成型機(jī)。1984年8月，以查爾斯·赫爾曼為發(fā)明人，UVP公司（現(xiàn)改名為美國Analytik Jena US LLC，生命科學(xué)產(chǎn)品的全球領(lǐng)導(dǎo)者）申請(qǐng)了世界上第一件SLA專利。1986年3月11日，在查爾斯·赫爾曼獲得的專利授權(quán)中，術(shù)語“stereolithography”（光固化立體打印，簡稱SLA）公開問世。但由于當(dāng)時(shí)的3D打印技術(shù)還存在速度慢、精度低、材料單一等問題，該技術(shù)并沒有得到較多發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
迅速發(fā)展與產(chǎn)業(yè)成熟
進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，3D打印技術(shù)開始迅速發(fā)展。
1988年，Scott Crump發(fā)明了一種名為熱熔解積壓成形（FDM）的3D打印技術(shù)，該打印方法是利用蠟、ABS、PC、尼龍等熱塑性材料作為打印原料進(jìn)行物體的制作，后來他還發(fā)明了熔融沉積成形（FDM）技術(shù)，并且成立了一家名為Stratasys的3D打印公司；1989年，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard博士首先研制成功選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS），這種技術(shù)利用離強(qiáng)度激光將尼龍、蠟、ABS、金屬和陶瓷等材料粉來烤結(jié)，直至成形。
1992年，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家恩斯特·卡斯特（Ernst Kampf）發(fā)明了選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，這種技術(shù)可以在粉末床上逐點(diǎn)燒結(jié)粉末材料，從而實(shí)現(xiàn)高精度的三維打印；1993年，麻省理工學(xué)院教授EmanuaI Sachs創(chuàng)造7三維打印技術(shù)（3DP），該技術(shù)將金屬、陶瓷的粉末通過粘接劑粘在一起完成物體成形打印。
隨后，1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。同年，麻省理工學(xué)院畢業(yè)生Jim Bredt和TimAnderson對(duì)噴墨打印機(jī)的工作方式進(jìn)行了修改，將把墨水?dāng)D壓在紙張上的打印方法更新變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床。經(jīng)過后續(xù)的研究和發(fā)展，二人共同創(chuàng)立了三維打印企業(yè)Z Corporation，該企業(yè)是世界上速度最快三維成型機(jī)的開發(fā)商、制造商和營銷商。
1996年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation三家企業(yè)分別推出了型號(hào)為Actua 2100、Genisys、2402的三款3D打印機(jī)產(chǎn)品，這是“3D打印機(jī)”這一專業(yè)名稱首次出現(xiàn)在打印行業(yè)中。
1998年，Autostrade發(fā)布了全球第一臺(tái)商業(yè)化個(gè)人用的桌面型立體光固化成型機(jī)，同時(shí)，該機(jī)也是全球首臺(tái)下照實(shí)式立體光固化成型機(jī)；1999年，3D打印技術(shù)首次被用于醫(yī)學(xué)方面，將實(shí)驗(yàn)室生長的膀胱成功移植到患者體內(nèi)。
3D打印機(jī)的進(jìn)步與迭代
3D打印技術(shù)在20世紀(jì)得到高速發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)之后，人們開始注重于3D打印機(jī)的制造和產(chǎn)業(yè)化。
2001年，Solido開發(fā)出第一代桌面級(jí)3D打印機(jī)；2003年，EOS（德國3D金屬打印公司）開發(fā)出DMLS（Direct metal laser sintering，直接金屬激光燒結(jié)）激光燒結(jié)技術(shù)；2005年，市場(chǎng)上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。；2007年，3D打印服務(wù)創(chuàng)業(yè)公司Shapeways正式成立，Shapeways公司提供給用戶一個(gè)個(gè)性化產(chǎn)品定制的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
2008年，第一款開源的桌面級(jí)3D打印機(jī)RepRap發(fā)布，其源于英國巴恩大學(xué)高級(jí)講師Adrian Bowyer在2005年發(fā)起的開源3D打印機(jī)項(xiàng)目，該項(xiàng)目和RepRap的開發(fā)目的是使能自我復(fù)制的3D打印機(jī)成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)使全球各地的每個(gè)人都能以低成本打印RepRap的組裝件，進(jìn)而使3D打印支持下的工業(yè)生產(chǎn)變得更加大眾化，制造出更多人類生活所需的日常用品；同年，Objet Geometries公司推出了一款Connex500快速成型系統(tǒng)架構(gòu)下的3D打印機(jī)，它是歷史上第一臺(tái)能夠同時(shí)使用不同打印原料進(jìn)行工作的3D打印機(jī)。
2009年，Bre Pettis帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了桌面級(jí)3D打印機(jī)公司──MakerBot。該公司出售3D打印機(jī)DIY套件，購買者可以根據(jù)安裝說明自行組裝3D打印機(jī)，完成打印流程。
各行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐時(shí)期
2010年12月，注重生物打印技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)研究公司Organovo，向世界公開了其利用生物3D打印技術(shù)制造出的完整血管及其數(shù)據(jù)資源。
2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)，3D打印技術(shù)開始進(jìn)入食品生產(chǎn)加工行業(yè)；8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)，此次試驗(yàn)的成功，使采用普通技術(shù)制造、成本較高的橢圓形機(jī)翼能夠被3D打印技術(shù)制造出來，降低成本的同時(shí)，提高了制造效率和靈活性；同年，Kor Ecologic在Stratasys公司數(shù)字生產(chǎn)服務(wù)項(xiàng)目提供的Fortus3D成型系統(tǒng)支持下，使用巨型3D打印機(jī)制造出世界首臺(tái)所有外部組件都是3D打印的汽車Urbee。
2012年，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式宣告成立，11月中國宣布是世界上唯一掌握大型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵件激光成型技術(shù)的國家。同期，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。
各領(lǐng)域普及應(yīng)用時(shí)期
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在制造業(yè)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可以制造出復(fù)雜形狀的零部件和原型件等，例如，2019年通用航空研發(fā)出世界上第一臺(tái)采用3D打印組件的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)；在建筑領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可以用于制造建筑模型和構(gòu)件；在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可以制造出個(gè)性化的醫(yī)療器械和人體組織模型，如2022年，生物3D打印機(jī)制造出了心肌組織與毛細(xì)血管；在藝術(shù)、珠寶設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，藝術(shù)家可以使用3D打印技術(shù)創(chuàng)造出獨(dú)特的藝術(shù)品和雕塑作品，珠寶設(shè)計(jì)師能夠制造出更加精美的珠寶首飾。2023年，Meta（原Facebook）宣布開發(fā)一款配備最新版OpenAI人工智能的3D打印機(jī)器人。
此外，3D打印技術(shù)還在教育、科研等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。學(xué)校可以利用3D打印技術(shù)為學(xué)生提供更加生動(dòng)、直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)；科研人員可以利用3D打印技術(shù)制造出更加精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜆悠贰?/p>
2026年1月，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研制的微重力激光增材制造返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷搭乘力鴻一號(hào)遙一飛行器進(jìn)入亞軌道，首次實(shí)現(xiàn)了太空激光熔絲金屬增材制造。1月22日，安全回收后的載荷在該所舉行了交付儀式。這是中國首次完成太空金屬3D打印實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著中國太空金屬制造技術(shù)從地面驗(yàn)證階段邁入太空工程驗(yàn)證新階段。2月12日，中國工程院院士戴瓊海教授帶領(lǐng)的清華大學(xué)成像與智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表了一項(xiàng)新型3D打印技術(shù)研究成果。研究團(tuán)隊(duì)基于在計(jì)算光學(xué)領(lǐng)域深耕的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)計(jì)算光學(xué)可操縱高維全息光場(chǎng)構(gòu)建三維實(shí)體。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)5年攻關(guān)，攻克多視角光場(chǎng)的高速調(diào)控、拓展景深的全息圖案優(yōu)化算法設(shè)計(jì)等系列難題，最終研發(fā)出“數(shù)字非相干合成全息光場(chǎng)（DISH）”3D打印技術(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，該技術(shù)生成毫米尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工時(shí)間僅需0.6秒，刷新了3D打印速度紀(jì)錄，并且最細(xì)可打印12微米尺寸結(jié)構(gòu)，打印速率可達(dá)每秒333立方毫米。該技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)是其對(duì)打印容器的要求極為簡便，僅需容器具備一個(gè)光學(xué)平面，打印中容器保持靜止即可，無需進(jìn)行高精度相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這極大拓展了打印場(chǎng)景，特別是可直接在普通流體管道內(nèi)放置打印材料，實(shí)現(xiàn)流體環(huán)境中的批量、連續(xù)打印。
關(guān)鍵技術(shù)分類
復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)
3D打印技術(shù)中用于復(fù)合材料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)主要有5大類，包括熔融沉積成形技術(shù)（FDM）、立體光固化成型技術(shù)（SLA）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（十二烷基磺酸鈉）、直接金屬粉末激光燒結(jié)技術(shù)（DMLS）和選擇性激光熔化技術(shù)（SLM），不同 3D 打印技術(shù)在打印工藝方面存在差異。
熔融沉積成形技術(shù)（FDM）
概念及實(shí)現(xiàn)原理
熔融沉積成型（FDM技術(shù)）是對(duì)絲狀材料進(jìn)行熔融后由噴頭逐層擠出堆積成型的一種快速成型方法，由美國 Stratasys 公司研發(fā)，主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域。
實(shí)現(xiàn)熔融沉積成形技術(shù)的工作原理是：將熱熔性絲狀材料通過送絲裝置送至噴頭，在計(jì)算機(jī)軟件的控制下，由噴頭對(duì)其進(jìn)行加熱融化與擠出操作，然后沿著某物體二維截面的輪廓開始運(yùn)動(dòng)，直至完成半流動(dòng)材料的填充與凝固，形成 3D 打印成品。
立體光固化成型技術(shù)（SLA）
概念及實(shí)現(xiàn)原理
立體光固化成型技術(shù)（SLA 技術(shù)）是通過激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固，循環(huán)往復(fù)進(jìn)行該操作，使打印材料層層疊加構(gòu)成三維實(shí)體的打印方法。被廣泛應(yīng)用到復(fù)雜零件、醫(yī)療器械的生產(chǎn)加工中。
SLA 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理主要是：利用紫外激光，對(duì)液態(tài)光敏樹脂由點(diǎn)到線、由線到面進(jìn)行照射，使液態(tài)光敏樹脂發(fā)生光聚合反應(yīng)，來促進(jìn) 2D 截面的堆疊與固化成形，其打印過程類似于調(diào)色液的堆積。在對(duì)液態(tài)光敏樹脂展開立體光固化之前，要利用計(jì)算機(jī)CAD軟件構(gòu)建數(shù)字模型，過程中還需要與DLP（Digital Light Processing，數(shù)字光處理）技術(shù)相結(jié)合，為整個(gè)打印流程奠定數(shù)據(jù)與技術(shù)基礎(chǔ)。
選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）
概念及實(shí)現(xiàn)原理
選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS技術(shù)）也被稱為聚合物覆膜金屬粉末技術(shù)，其是運(yùn)用紅外激光束，對(duì)不同粉末材料進(jìn)行鋪平、燒結(jié)的技術(shù)，通常用于金屬、ABS、陶瓷、橡膠等粉末燒結(jié)。
SLS技術(shù)的成型原理是：在開始加工前，需要把充有氮?dú)?/a>的工作室升溫，并保持在粉末的熔點(diǎn)以下。成型時(shí)，送料桶上升，鋪粉滾筒移動(dòng)，先在工作平臺(tái)上鋪一層粉末材料，然后激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按照截面輪廓對(duì)實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié)，使粉末融化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結(jié)完成后，工作臺(tái)下降一截面層的高度，再鋪上一層粉末，進(jìn)行下一層燒結(jié)，依次循環(huán)，從而形成所打印的模型。
直接金屬粉末激光燒結(jié)技術(shù)（DMLS）
概念及實(shí)現(xiàn)原理
直接金屬粉末激光燒結(jié)技術(shù)，與選擇性激光燒結(jié)技術(shù)較為類似，也是一種通過激光照射進(jìn)行 3D 打印的技術(shù)。相比于SLS 技術(shù)，直接金屬粉末激光燒結(jié)技術(shù)在粉末燒結(jié)時(shí)，可以對(duì)致密度較高的零部件進(jìn)行加工，生產(chǎn)出金屬部件的硬度、精度高，生產(chǎn)前后也無需進(jìn)行材料的預(yù)處理、后處理，能夠滿足工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。
DMLS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要工作原理是：通過CO?（二氧化碳）激光器產(chǎn)生激光，對(duì)激光進(jìn)行傳輸，并通過振鏡進(jìn)行控制，最后使粉末融化，從而一層一層疊加而成最終產(chǎn)品。
選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）
概念及實(shí)現(xiàn)原理
選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)，是由德國 Fraunhofer ILT研究所研發(fā)的打印技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)原理也與選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）相似。該技術(shù)的獨(dú)特之處在于它使用高能量激光束將尼龍粉末逐層固化，從而制造出具有復(fù)雜幾何形狀的物體。
利用選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)進(jìn)行 3D 產(chǎn)品打印的工作流程為，首先將金屬或其他材料粉末均勻鋪設(shè)在 3D 打印加工室的基板上，然后通過計(jì)算機(jī)軟件控制激光器，使其有選擇性地對(duì)打印材料的粉末進(jìn)行照射，熔化基板上的粉末并使其凝固成型，再進(jìn)行下一圖層厚度金屬粉末的鋪設(shè)，如此循環(huán)往復(fù)直至整個(gè)三維零部件加工完畢。
電子束自由成形制造技術(shù)（EBF）
電子束自由成形制造技術(shù)（EBF）是由美國NASA蘭利研究中心與Sciaky合作開發(fā)的一項(xiàng)3D打印技術(shù)。該技術(shù)主要采用電子束作為熱源，利用離軸金屬絲建造零件的工藝，使用的打印材料基本覆蓋全部合金，在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。
該技術(shù)的工藝流程主要經(jīng)歷以下階段：首先，在真空環(huán)境中，高能量密度的電子束轟擊金屬表面形成熔池，金屬絲材通過送絲裝置送入熔池并熔化；同時(shí)熔池按照預(yù)先規(guī)劃的路徑運(yùn)動(dòng)，金屬材料逐層凝固堆積，形成致密的冶金結(jié)合，直至制造出金屬零件或毛坯。
電子束熔化成型技術(shù)（EBM）
電子束熔化成型技術(shù)（EBM）是一種與SLS非常相似打印技術(shù)，但該技術(shù)的能量來源是電子束，使用的打印材料是導(dǎo)電金屬。最常使用的材料是鈦合金，由于控制整個(gè)過程的是電荷，因此無法打印塑料或陶瓷等材料部件。
其工藝流程由三個(gè)階段構(gòu)成：該工藝首先開始于用所需的金屬粉末填充粉末倉，完成該步驟后，粉末箱被送至3D打印機(jī)中進(jìn)行加熱以使粉末的溫度低于其熔點(diǎn)；接著，將一層預(yù)熱粉末沉積到構(gòu)建平臺(tái)上，待粉末凝固后，電子束熔化正式開始；完成一個(gè)層的打印后，構(gòu)建平臺(tái)向下移動(dòng)一個(gè)層的高度，重復(fù)上述操作，直至整個(gè)部件制作完成。
分層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）
分層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）是由一家名為Helisys的公司創(chuàng)新推出的，該技術(shù)是一種將材料片層熔合在一起的過程，并使用數(shù)字引導(dǎo)激光切割出所需的物體。與常見的3D打印技術(shù)不同，分層實(shí)體制造技術(shù)打印過程涉及使用激光切割機(jī)切掉材料以達(dá)到最終成品形狀，同時(shí)結(jié)合了增材制造和減材制造技術(shù)。
LOM首先進(jìn)行的是使用粘合劑物質(zhì)將材料層粘合在一起的增材工藝。各個(gè)層面相互堆疊，形成一個(gè)堅(jiān)固的層塊；待模塊組裝完畢，減材部件就開始發(fā)揮作用，高精度激光切割機(jī)會(huì)從每一層精心雕刻出所需的形狀和輪廓。
微納3D打印技術(shù)
數(shù)字化面投影微納3D打印，其打印精度可達(dá)微米、納米級(jí)別，應(yīng)用于器官芯片、復(fù)刻人體器官微結(jié)構(gòu)，為精準(zhǔn)靶向治療奠定基礎(chǔ)，還可應(yīng)用于國防軍工、半導(dǎo)體天線等方面。
3D打印優(yōu)勢(shì)與局限性
3D打印在教育、醫(yī)療、汽車、航天等領(lǐng)域的應(yīng)用正不斷深入，其在商業(yè)落地過程中的價(jià)值也不斷體現(xiàn)。由于獨(dú)特的原材料及制造打印流程，3D打印有著與傳統(tǒng)制造及打印業(yè)務(wù)不同的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，也使其在不同行業(yè)和領(lǐng)域之中的應(yīng)用更加廣泛和深入。但同時(shí)，3D打印技術(shù)也有著不足之處，如成品效果受原料限制、成品耐用程度有待考量等。
優(yōu)勢(shì)
產(chǎn)品多樣化，適用領(lǐng)域廣
對(duì)于傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式，工件的形狀越復(fù)雜，生產(chǎn)成本就越高。但對(duì)于3D打印技術(shù)而言，卻能夠較為快速、準(zhǔn)確地打印出稍顯復(fù)雜的零件及物品。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)已經(jīng)作為一項(xiàng)引領(lǐng)科技潮流的前沿技術(shù)，引起了全球范圍內(nèi)各領(lǐng)域的高度關(guān)注。它以其高效、靈活、可定制等特點(diǎn)，在制造業(yè)、醫(yī)療、航空航天、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為各行各業(yè)帶來了深刻的變革。
由于3D打印技術(shù)能夠打印出越來越多樣化的產(chǎn)品，該技術(shù)很可能改變計(jì)算制造成本的方式。
無需機(jī)械加工，降低生產(chǎn)成本
3D打印技術(shù)不需要機(jī)械加工或任何模具，就可以直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件。這樣做，可以大大地縮短產(chǎn)品研制周期，提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。和傳統(tǒng)技術(shù)相比，3D打印技術(shù)通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本，減少了材料浪費(fèi)。
傳統(tǒng)減材制造方法原材料的利用率僅為7%，而3D打印技術(shù)突破了結(jié)構(gòu)幾何約束，能夠制造出傳統(tǒng)方法無法加工的非常規(guī)結(jié)構(gòu)特征，3D打印僅在需要的地方堆積材料，材料利用率接近100%，不僅節(jié)約了時(shí)間更極大節(jié)約了材料和制造成本。
可承擔(dān)復(fù)雜器件高精度生產(chǎn)
3D打印技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造業(yè)無法順利制造的零件。傳統(tǒng)工業(yè)制造方法是將毛坯根據(jù)零件需要進(jìn)行切除,這種制造方法屬于多維加工；另一種零件制造方法就是使用對(duì)應(yīng)的模具，將相關(guān)的材料融化后進(jìn)行澆筑，這種零件制造方法只能生產(chǎn)一些構(gòu)造簡單的零件，但對(duì)于構(gòu)造復(fù)雜精密的零件傳統(tǒng)制造方法無法有效完成。
3D打印技術(shù)相較于傳統(tǒng)的制造方法有著可以根據(jù)需要打印物品的優(yōu)勢(shì)，能夠根據(jù)三維設(shè)計(jì)圖快速精準(zhǔn)地構(gòu)造出復(fù)雜零件，因此3D打印可以有效轉(zhuǎn)變精密零件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，提高精密零件的生產(chǎn)效益。
無需組裝制作迅速，保密性較高
3D打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)只需按客戶需求收集和處理數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過三維建模設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后便可利用3D打印機(jī)自動(dòng)快速完成產(chǎn)出。3D打印技術(shù)還可以使工件一體化成型，因此不需要組裝，降低了組裝與運(yùn)輸成本。同時(shí)，其針對(duì)相關(guān)零件的制作也無需大量時(shí)間進(jìn)行前期制作準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對(duì)所要完成的打印目標(biāo)體進(jìn)行快速制作，使單件試制或小批量生產(chǎn)的成本大幅下降，有助于滿足不同針對(duì)各種設(shè)備零件的需求。
另外，3D打印技術(shù)也有效實(shí)現(xiàn)了首件的凈型成形，這樣一來就可以將零件的后期制作工程大大減少，而大幅減小進(jìn)一步加工的數(shù)據(jù)泄密及時(shí)間需求，更加適用于高保密性行業(yè)，如軍工行業(yè)、核電工業(yè)等。
擴(kuò)展創(chuàng)新空間，綠色可持續(xù)制造
3D打印技術(shù)可快速、精準(zhǔn)地將建筑師的設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)為實(shí)體建筑模型，使得建筑設(shè)計(jì)的表現(xiàn)更加具體直接。傳統(tǒng)制造技術(shù)的產(chǎn)品形狀固定，制造形狀的能力受制于所使用的工具。例如，傳統(tǒng)的木制車床只能制造圓形物品，軋機(jī)只能加工用銑刀組裝的部件，制模機(jī)僅能制造模鑄形狀。3D打印機(jī)可以突破這些局限，為設(shè)計(jì)者開辟更大的創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間，有助于發(fā)揮設(shè)計(jì)者的想象力。
同時(shí)，3D打印能使部件一體化成型，減少了零件組裝的步驟，縮短了供應(yīng)鏈，減少了勞動(dòng)力成本與運(yùn)輸成本，污染也隨之減少，生產(chǎn)更加綠色環(huán)保。與傳統(tǒng)制造機(jī)器相比，3D打印機(jī)占據(jù)的空間更少，而且3D打印機(jī)制造金屬時(shí)產(chǎn)生較少的副產(chǎn)品，材料利用率高，污染少。
局限性
打印效果受材料限制
3D打印雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料、某些金屬或者陶瓷制品的打印，但是仍無法對(duì)較為昂貴和稀缺的材料實(shí)現(xiàn)制造。在整個(gè)行業(yè)范圍，材料質(zhì)量的穩(wěn)定性、易用性等還有待提高。此外，一些3D打印設(shè)備還沒有達(dá)到成熟的水平，無法支持在日常生活中人們所接觸到的各種材料。
成品耐用和硬度受限
由于3D打印中較常用的材料都屬于高分子材料，且每種材料都有不同的熔點(diǎn)及流體等各種性能。因此3D打印不同原料支持下的打印成品的堅(jiān)固及耐用條件都不盡相同，難以實(shí)現(xiàn)各種材料間的配合生產(chǎn)，從而導(dǎo)致打印的成品脆性大等不足。例如，3D打印轎車能否在雨雪天氣抵御濕度、3D打印食品能否在潮熱的儲(chǔ)存空間中保質(zhì)等問題，都是亟待解決的。
未有條例保護(hù)相關(guān)產(chǎn)權(quán)
由于3D打印設(shè)備容易安裝，操作流程也較為簡便，只要獲取了相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)，就能夠方便地進(jìn)行物品的制作與打印。因此，如何保證3D打印出來的產(chǎn)品具有正當(dāng)?shù)陌鏅?quán)，不受盜用和冒用，已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展過程中必須解決的問題。有關(guān)部門如何制定3D打印相關(guān)法律法規(guī)來保護(hù)3D打印知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也是3D打印能否得到合理運(yùn)用的關(guān)鍵。
難以克服環(huán)境因素
在3D打印室內(nèi)，通常由于空氣凈化不足、機(jī)器上存在的縫隙以及金屬粉末材料中混有的雜質(zhì)等，導(dǎo)致打印室內(nèi)的氧氣含量發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致打印系統(tǒng)中的某些構(gòu)件出現(xiàn)機(jī)械性能下降的問題，還可能導(dǎo)致部件中的化學(xué)成分發(fā)生變化，從而使3D打印流程受阻，產(chǎn)出的制品精度和耐用性能等指標(biāo)下降等。因此，如何保持打印室內(nèi)空氣成分穩(wěn)定及衛(wèi)生安全是重要的問題之一。
應(yīng)用領(lǐng)域
3D打印的應(yīng)用適用于任何需要模型和原型的行業(yè)，21世紀(jì)以來，3D打印技術(shù)已實(shí)現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)、航空航天、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、考古修復(fù)，以及食品加工等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。未來，隨著技術(shù)自身的發(fā)展與更新，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?/p>
機(jī)械制造業(yè)
3D打印的顯著特點(diǎn)是不需要機(jī)械加工便可利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)打印制造出不同形狀的物體，因此能夠廣泛應(yīng)用于各類制造業(yè)，如轎車、飛機(jī)等零件結(jié)構(gòu)的制造。同時(shí)，其具有生產(chǎn)效率高、用料種類多等優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)約生產(chǎn)的時(shí)間及物質(zhì)成本，能夠大幅度改善生產(chǎn)情況；生產(chǎn)前期依靠計(jì)算機(jī)軟件快速生成三維設(shè)計(jì)稿，在縮短工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的同時(shí)，還能夠確保精準(zhǔn)度。此外，打印的整個(gè)流程都有數(shù)據(jù)進(jìn)行保障，且自動(dòng)化程度較高，無需人力過多投入現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，既提高了生產(chǎn)的安全性，還能夠保證設(shè)計(jì)的可靠性。
在3D打印的普及過程中，涌現(xiàn)出一批專業(yè)的3D打印服務(wù)提供商。中國鉑力特是具有產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的金屬增材制造企業(yè)之一。公司專注于工業(yè)級(jí)金屬增材制造，為客戶提供全套解決方案，從3D打印定制化產(chǎn)品服務(wù)、設(shè)備研發(fā)及生產(chǎn)、原材料研發(fā)及生產(chǎn)等均包含在其業(yè)務(wù)范圍內(nèi)。
工業(yè)設(shè)計(jì)
3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，使工業(yè)設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)和打印方式的支持下發(fā)生了大變革。首先，該技術(shù)優(yōu)化了工業(yè)設(shè)計(jì)的全流程，實(shí)現(xiàn)了降本增效。其次，3D打印技術(shù)首先為工業(yè)設(shè)計(jì)減少了設(shè)計(jì)壓力，它不僅可以為設(shè)計(jì)師提供一個(gè)可以存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)的平臺(tái)，還能夠通過前期運(yùn)行的CAD等三維繪制軟件等，實(shí)現(xiàn)模型的仿真呈現(xiàn)，可以減少設(shè)計(jì)返工次數(shù)，同時(shí)也減少了設(shè)計(jì)師的工作時(shí)間，節(jié)約各項(xiàng)成本。同時(shí)，3D打印還能夠提升空間工業(yè)設(shè)計(jì)，促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)思維進(jìn)行開拓創(chuàng)新。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)制造因裝配、生產(chǎn)等因素，限制了設(shè)計(jì)師的想象力和創(chuàng)造力。
日本動(dòng)漫玩具將3D打印技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)人員主要致力于動(dòng)畫人物的建模，利用PROE、3DMAX、PS等程序進(jìn)行開發(fā)，最終通過3D打印來產(chǎn)出結(jié)果，并得倒相關(guān)問題的反饋。減少的工業(yè)師作業(yè)時(shí)間的同時(shí)，解放人力。
航空航天
航空航天工業(yè)需要采用重量輕、質(zhì)量高的零部件，同時(shí)還需要使用高比強(qiáng)度的材料，以確保安全性能，提高燃油效率，因此，航空航天設(shè)計(jì)工作者需要減少每個(gè)零部件的材料用量，無形之中增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)等方面的復(fù)雜程度和困難性。3D打印可以實(shí)現(xiàn)零件的整合打印，不會(huì)出現(xiàn)焊接、螺栓等緊固件連接和裝配，大大減少了用于檢查、加工和威化零部件的成本。通常情況下制造成本較高，3D打印技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中，能夠打印出越來越多的額優(yōu)質(zhì)材料，并將其用于航空航天零部件的使用中。
美國航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，簡稱NASA?）將3D打印復(fù)雜渦輪機(jī)械零件的技術(shù)推廣普及，集成有3D打印葉輪、泵蝸殼、葉盤、渦輪定子、出口導(dǎo)向葉片和噴嘴的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵進(jìn)行了成功實(shí)踐。該部件的零件數(shù)量相比傳統(tǒng)制造方法減少了45%，并完成了轉(zhuǎn)速超過 90000 轉(zhuǎn)/分鐘的旋轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試。
醫(yī)學(xué)醫(yī)療
醫(yī)學(xué)醫(yī)療中重要的領(lǐng)域之一是構(gòu)建組織工程（外界干涉支持組織再生的方法）再造人工器官，該領(lǐng)域涉及的病例大多情況下需要借助外部支持以完成修復(fù)過程，需要三個(gè)要素支持，分別是種子細(xì)胞、支架材料和細(xì)胞生長因子。其中，支架材料是極為重要的關(guān)鍵因素，需要良好的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，才能夠?qū)?xì)胞活性和細(xì)胞增殖產(chǎn)生積極影響。其最主要的應(yīng)用集中于制備骨科植入物、皮膚代用品、神經(jīng)修復(fù)、輔助肢制造、打印卵巢和藥物釋放等方面；另外，也可用于稀缺藥物的打印。
2022年11月，北京積水潭醫(yī)院手外科陳山林團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用3D打印第一腕掌關(guān)節(jié)+掌骨技術(shù)，完成一例重度拇指缺損的再造手術(shù)；2023年8月，美國運(yùn)用3D打印技術(shù)實(shí)踐了PEEK（聚醚醚酮，一種特種工程塑料）脊柱植入物的打印制造，拓展了PEEK材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和機(jī)會(huì)。2025年6月，西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科中心為患者王先生成功實(shí)施了3D打印可動(dòng)人工椎體頸胸交界處植入術(shù)，精準(zhǔn)完成病椎及相鄰上下椎間盤切除，并植入人工假體。經(jīng)檢索，胸椎可動(dòng)人工椎體植入此前尚無報(bào)道，屬世界首例。
考古修復(fù)
3D打印技術(shù)能夠通過三維數(shù)據(jù)的獲取快速對(duì)目標(biāo)文物進(jìn)行繪制及復(fù)制，因此在考古學(xué)和文物保護(hù)和修復(fù)的應(yīng)用較為廣泛。首先，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)文物和考古現(xiàn)場(chǎng)幾何模型的全真保存，使用3D打印技術(shù)能夠?qū)⒖脊努F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的文物通過三維視圖等比例放大或縮小，從微小的顆粒物到巨大的古建筑都可以完整的儲(chǔ)存下來；其次，對(duì)于一些易碎、無法近距離接觸的文物，如瓷器、玉器、易氧化青銅器等，3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)完美復(fù)刻，方便考古學(xué)家近距離進(jìn)行觀察和研究，為后續(xù)考古提供物理史料；最后，通過3D打印技術(shù)制出的文物模型能夠永久保存，對(duì)于某些因受到自然環(huán)境或人為因素而被破壞的文物后續(xù)修復(fù)提供了原型參考，不僅可以將三維空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，方便查閱，采用的材料耐用度較高，不易被破壞。
15世紀(jì)中期的景德鎮(zhèn)瓷器青花方勝紋繡墩就采用了3D打印技術(shù)進(jìn)行修復(fù)還原。經(jīng)過病害分析和瓷片清洗后，對(duì)瓷片與器物進(jìn)行了3D掃描，并在CAD軟件還原瓷器三維視圖的指導(dǎo)下，用黏土做出補(bǔ)配樣品，最后通過3D打印技術(shù)打印出類似材質(zhì)的瓷片進(jìn)行預(yù)拼接，對(duì)打印出的配件進(jìn)行打磨拋光處理后，便可以進(jìn)行最終的粘接和表面清潔。
食品加工
3D打印技術(shù)已經(jīng)被作為一種新技術(shù)應(yīng)用在食品加工領(lǐng)域，在幫助食品加工行業(yè)推陳出新的同時(shí)，有著營養(yǎng)健康、綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)勢(shì)，能夠減少糧食浪費(fèi)，減輕世界范圍內(nèi)的饑餓問題。3D食品打印技術(shù)按照前期設(shè)計(jì)和后期制作可分為生物驅(qū)動(dòng)型、自下而上型和自上而下型三種。生物驅(qū)動(dòng)型3D食品打印可以為細(xì)胞培養(yǎng)肉提供高效繁殖平臺(tái)；自下而上型3D食品打印能夠有效利用現(xiàn)有范圍內(nèi)的新食品資源；自上而下型3D食品打印主要是對(duì)于可食性原料的制作，如面糊、巧克力汁、砂糖等。
2020年，以色列初創(chuàng)公司Redefine Meat（肉類再定義）推出過一款3D打印的植物肉牛排“Alt-Steak”（Alt-牛排）。打印牛排所用到的原料由植物成分制成，含有來自豆類和谷物的蛋白質(zhì)，用來代替牛肉的肌肉結(jié)構(gòu)；來自植物的脂肪則模擬牛肉的脂肪。最終得到的高蛋白、無膽固醇的植物肉牛排，外觀和口感上都與真實(shí)的肉質(zhì)牛排非常相似。知名市場(chǎng)研究公司MARKETS and MARKETS（市場(chǎng)和市場(chǎng)）也在此前發(fā)布研究報(bào)告預(yù)測(cè)，到2025年，3D打印食品市場(chǎng)的全球規(guī)模將達(dá)到4.25億美元。
社會(huì)評(píng)價(jià)
2020年12月23日，3D打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇在杭州市召開。浙商研究院副院長、浙大管院院長助理鄔愛其在會(huì)上表示，3D打印技術(shù)快速崛起為許多行業(yè)注入了新活力，尤其在數(shù)字化、成型整體化等方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能有效縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，同時(shí)提供了復(fù)雜異型設(shè)計(jì)工藝手段，提升了產(chǎn)品和零件性能，已在相關(guān)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大優(yōu)越性。
2022年12月3日，第二屆增材制造（3D打印）研究前沿國際會(huì)議在南京召開。會(huì)上，南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授陳龍淼表示：“隨著3D打印越來越普及，首先設(shè)備會(huì)越來越普及，其次材料會(huì)越來越便宜。3D打印一定能解決成本的問題和效率的問題，這兩個(gè)問題解決之后，3D打印肯定是今后加工制造的主流方式。”
2023年2月16日，第二屆科創(chuàng)中國·天府科技云服務(wù)大會(huì)在成都落幕。該會(huì)議召開期間，自貢第四人民醫(yī)院數(shù)字醫(yī)學(xué)中心主任吳超主任曾談到：“當(dāng)下的3D打印技術(shù)是走在政策的前面，最重要的還是倫理問題。100個(gè)醫(yī)生可能就有100個(gè)想法，但不可能每一個(gè)想法都會(huì)有一個(gè)醫(yī)療器械注冊(cè)號(hào)，所以說這方面還有一個(gè)政策同步跟進(jìn)的過程，有時(shí)候甚至可以研發(fā)出來，但不一定敢應(yīng)用于臨床。”
來自南洋理工大學(xué)機(jī)械與航空航天工程學(xué)院(MAE)和SC3DP的項(xiàng)目聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)副教授——Murukeshan Vadakke曾在采訪中告訴記者則：“3D打印柔性電子產(chǎn)品為更舒適、更移動(dòng)的可穿戴設(shè)備鋪平了道路，因?yàn)樗鼈兛梢愿p、更小。我們現(xiàn)在可以創(chuàng)建以前傳統(tǒng)剛性電子產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。”
2023年6月，位于佛羅里達(dá)州梅波特的美國海軍東南地區(qū)維護(hù)中心的工作人員合作發(fā)明了一種全新的工具，能夠解決最新版本的MK15Phalanx近防系統(tǒng)(CWIS)存在的問題。指揮官Justin Dowd表示：“3D打印技術(shù)為水手們提供創(chuàng)造性的問題解決方案，借此機(jī)會(huì)，使我們組織中的人們有了更好的機(jī)會(huì)去探索技術(shù)。我們組織能夠繼續(xù)不斷提升技術(shù)能力，也因此有了更好的工作方式，并充分利用我們3D打印的能力。”
相關(guān)事件
杭州亞運(yùn)會(huì)3D打印貫穿始終
2023年10月，第19屆杭州亞運(yùn)會(huì)召開。在此次亞運(yùn)會(huì)中，3D打印技術(shù)以多種形式參與到采火、開幕式，以及亞運(yùn)村的建設(shè)中。如采火使者腰封、開幕式引導(dǎo)牌都是使用3D打印制作的，不僅可以使這些配件的設(shè)計(jì)更加靈活化，也可以拓展使用材料的范圍，使材料的使用更具有針對(duì)性。另外，亞運(yùn)村中也配置了3D打印技術(shù)參與制造的元宇宙體驗(yàn)艙，為中外運(yùn)動(dòng)員、新聞?dòng)浾叩忍峁┝巳碌囊暵牶统两w驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了科技與體育的完美結(jié)合，也使世界見證了科幻設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)的震撼。
3D打印槍支引發(fā)爭議
2013年10月，英國警方在突擊檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)了可能是3D打印制造的槍支零件；2013年5月，英國《星期日郵報(bào)》的兩名臥底記者將一支他們根據(jù)設(shè)計(jì)圖自行制作的3D打印塑料手槍藏在衣服中，順利通過了火車站的安檢。這些事件使人們開始擔(dān)心槍支持有合法性，尤其是對(duì)于某些法律不允許公民持有槍支的國家，構(gòu)成了安全威脅，由于其材質(zhì)的可選擇性，更加便于逃避機(jī)器性安全檢查，因此在國際社會(huì)也引發(fā)了較大爭議。
業(yè)內(nèi)人士對(duì)3D打印與版權(quán)保護(hù)是否對(duì)立持質(zhì)疑態(tài)度
美國匹茲堡的建筑師兼雕塑家彼得斯，通過3D打印技術(shù)進(jìn)行相關(guān)創(chuàng)作，其作品雖然精美新穎，但也飽受爭議。不僅觀賞者對(duì)這種通過技術(shù)打印出的作品能否稱為真正的藝術(shù)品，業(yè)內(nèi)人士也對(duì)其于知識(shí)產(chǎn)權(quán)、版權(quán)等的保護(hù)構(gòu)成一定的威脅。比如，未經(jīng)授權(quán)就對(duì)他人創(chuàng)作的進(jìn)行復(fù)制、拷貝，就可能構(gòu)成假冒侵權(quán)，但由于3D打印技術(shù)涉及的流程較復(fù)雜，所需設(shè)備和專業(yè)人員也較多，到底在哪一步構(gòu)成了侵權(quán)或?qū)η謾?quán)行為進(jìn)行取證，都是較為困難的。
3D打印人造皮膚已推廣到部隊(duì)
中國解放軍總醫(yī)院利用3D打印技術(shù)，在體外構(gòu)建的皮膚接近正常皮膚。當(dāng)士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上在燒傷后，可以助其快速恢復(fù)。此法已推廣到連隊(duì)。
中國首次實(shí)現(xiàn)太空金屬3D打印
2026年1月，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研制的微重力激光增材制造返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷搭乘力鴻一號(hào)遙一飛行器進(jìn)入亞軌道，首次實(shí)現(xiàn)了太空激光熔絲金屬增材制造。1月22日，安全回收后的載荷在該所舉行了交付儀式。這是中國首次完成太空金屬3D打印實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著中國太空金屬制造技術(shù)從地面驗(yàn)證階段邁入太空工程驗(yàn)證新階段。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)突破了微重力條件下金屬增材制造成形與控制、全過程閉環(huán)調(diào)控、載荷－火箭高可靠協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)。太空金屬增材制造可實(shí)現(xiàn)航天器零部件在軌快速制造與自主修復(fù)，大幅減少對(duì)地面補(bǔ)給的依賴，提升深空探測(cè)、空間站長期運(yùn)營及月面基地建設(shè)的任務(wù)彈性與可持續(xù)性。研究團(tuán)隊(duì)通過微重力落塔、失重飛機(jī)、亞軌道火箭和在軌平臺(tái)等實(shí)驗(yàn)體系，已逐步構(gòu)建起太空金屬制造的基礎(chǔ)理論框架與工藝數(shù)據(jù)庫。
參考資料 >
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尋根問底 到底是誰真正發(fā)明了3D打印？.中關(guān)村在線.2023-10-08
3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì).中國知網(wǎng).2023-10-08
“3D打印”是個(gè)啥?技術(shù)科普進(jìn)社區(qū)，帶你玩轉(zhuǎn)高科技!.上觀.2023-10-08
7大類主流的3D打印技術(shù)，一文全部看懂.澎湃新聞.2023-10-09
桌面級(jí)3d打印機(jī)的操作步驟 桌面級(jí)3d打印機(jī)的結(jié)構(gòu)組成是怎么樣?.搜狐網(wǎng).2023-10-08
3D打印到底具有哪些顯著優(yōu)點(diǎn)?.電子發(fā)燒友.2023-10-08
3d打印與傳統(tǒng)制造方法有什么區(qū)別.搜狐網(wǎng).2023-10-09
3D打印所應(yīng)用的領(lǐng)域你知道哪些(一).搜狐網(wǎng).2023-10-09
0.6秒可完成毫米尺寸物體打印！我國科學(xué)家在3D打印領(lǐng)域有新突破.百家號(hào).2026-02-12
未來3D打印服務(wù)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì).搜狐科技.2023-10-09
3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析.中國知網(wǎng).2023-10-09
3D打印，國之重器.搜狐網(wǎng).2023-10-11
3D打印服務(wù) | 3D打印流程包含哪些?.搜狐科技.2023-10-12
基于3D打印技術(shù)的康復(fù)輔具數(shù)字化設(shè)計(jì)、材料優(yōu)化和智能制造研究.中國知網(wǎng).2023-10-12
3D打印技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究與前景展望.中國知網(wǎng).2023-10-12
科普:全球3D打印技術(shù)發(fā)展編年史(上).搜狐網(wǎng).2023-10-12
【行業(yè)歷史】3D打印發(fā)展史的重要重要人物以及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn).搜狐網(wǎng).2023-10-12
上海3D打印 | 3D打印發(fā)展史.搜狐網(wǎng).2023-10-11
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視頻丨多個(gè)首次!本周，我國科技再迎密集突破.騰訊網(wǎng).2026-01-23
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衛(wèi)星也能3D打印？航空領(lǐng)域的“黑科技”來了！.荔枝新聞.2023-10-14
3D打印個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療服務(wù)技術(shù) 開啟“私人定制”.封面新聞.2023-10-14
日本松下開發(fā)新型多材料3D打印機(jī)用于生產(chǎn)可穿戴電子產(chǎn)品.搜狐網(wǎng).2023-10-14
美國軍方將3D打印技術(shù)應(yīng)用于武器裝備生產(chǎn)，提高戰(zhàn)力和效率.網(wǎng)易.2023-10-14
3D打印周報(bào)#77:亞運(yùn)村上的3D打印，17家企業(yè)入選“小巨人”等.搜狐網(wǎng).2023-10-20
3D打印槍支引發(fā)爭議.民主與法制網(wǎng).2023-10-20
雕塑家用3D打印機(jī)，制作藝術(shù)作品，再度引起爭議.騰訊網(wǎng).2023-10-20
3D打印vs知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù):有解?無解?.界面.2023-10-20
3D打印人造皮膚已推廣到部隊(duì).中國網(wǎng)文化-西瓜視頻.2024-07-07
我國首次在太空微重力條件下制造出完整金屬構(gòu)件.第一財(cái)經(jīng).2026-01-23