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3D 打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

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一、发展历史

1、1986 年，Charles Hull 开发了第一台商业 3D 印刷机。

2、1993 年，麻省理工学院获 3D 印刷技术专利。

3、1995 年，美国 ZCorp 公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发 3D 打印机。

4、2005 年，市场上首个高清晰彩色 3D 打印机 Spectrum Z510 由 ZCorp 公司研制成功。

5、2010 年 11 月，世界上第一辆由 3D 打印机打印而成的汽车 Urbee 问世。

6、2013 年 10 月，全球首次成功拍卖一款名为“ONO 之神”的 3D 打印艺术品。

7、2017 年 1 月 16 日，科技公司 Bellus 3D 可完整拍下高分辨率的人脸 3D 照片，这些照片进行 3D 打印出的面具与真正的人脸。

8、2017 年 4 月 7 日，德国运动品牌阿迪达斯（adidas）推出了全球首款鞋底 3D 打印制成的运动鞋，计划 2018 年开始批量生产，以应对快速变化的时尚潮流，生产更多定制产品。

二、原理科技

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的 3D 打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而 3D 打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D 打印机是可以“打印”出真实的 3D 物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为 3D 立体打印技术。

3D 打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D 打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

三、打印过程

1、三维设计

先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

2、切片处理

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。

3、完成打印

四、限制因素

1、材料的限制

虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。

2、机器的限制

3D 打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到解决才行。

3、知识产权的忧虑

如何制定 3D 打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。

4、道德的挑战

道德是底线。什么样的东西会违反道德规律是很难界定的，如果有人打印出生物器官和活体组织，在不久的将来会遇到极大的道德挑战。

5、花费的承担

3D 打印技术需要承担的花费是高昂的。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。

五、应用领域

1、海军舰艇

美国海军致力于未来在这方面培训水手。采用 3D 打印及其他先进制造方法，能够显著提升执行任务速度及预备状态，降低成本，避免从世界各地采购舰船配件。

2、航天科技

美国国家航空航天局（NASA）官网 2015 年 4 月 21 日报道，NASA 工程人员正通过利用增材制造技术制造首个全尺寸铜合金火箭发动机零件以节约成本，NASA 空间技术任务部负责人表示，这是航空航天领域 3D 打印技术应用的新里程碑。

3、医学领域

（1）3D 打印肝脏模型

（2）3D 打印头盖骨

（3）3D 打印脊椎植入人体

（4）3D 打印手掌治疗残疾

（5）3D 打印心脏救活 2 周大先心病婴儿

（6）3D 打印制药

（7）3D 打印胸腔

（8）3D 血管打印机

4、房屋建筑

5、汽车行业

6、电子行业

六、未来发展趋势

1、设备向大型化发展

目前现有的金属 3D 打印设备成形空间难以满足大尺寸复杂精密工业产品的制造需求，在某种程度上制约了 3D 打印技术的应用范围。因此，开发大幅面金属 3D 打印设备将成为一个发展方向。

2、材料向多元化发展

3D 打印仍然需要不断地开发新材料，使得 3D 打印材料向多元化发展，并能够建立相应的材料供应体系。

3、从地面到太空

NASA 是美国政府机构中较早研究使用 3D 打印技术，已利用 3D 打印技术生产了用于执行载人火星任务的太空探索飞行器（SEV）的零部件，并且探讨在该飞行器上搭载小型 3D 打印设备，实现“太空制造”。

4、助力深空探测

3D 打印技术的快速发展和远程控制技术为空间探测提供了新的思路。

5、走入千家万户

随着 3D 打印技术的不断发展与成本的降低，3D 打印技术走入千家万户不无可能。

七、社会评价

3D 打印技术是无法应用于大量生产，所以有些专家鼓吹 3D 打印是第三次工业革命，这个说法只是个噱头。富士康为苹果代工生产 iPhone 已经多年。郭台铭以 3D 打印制造的手机为例，说明 3D 打印的产品只能看不能用，因为这些产品上不能加上电子元器件，无法为电子产品量产。3D 打印即使不生产电子产品，但受材料的限制，可以生产的其他产品也很少，“即使生产出来的产品，也无法量产，而且一摔就碎。

“3D 打印的确更适合一些小规模制造，尤其是高端的定制化产品，比如汽车零部件制造。虽然主要材料还是塑料，但未来金属材料肯定会被运用到 3D 打印中来，”克伦普说，3D 打印技术先后进入了牙医、珠宝、医疗行业，未来可应用的范围会越来越广。2014 年 11 月末，3D 打印技术被《时代》周刊为 2014 年 25 项年度最佳发明。对消费者和企业而言，这是个福音。仅在过去一年中，中学生们 3D 打印了用于物理课实验的火车车厢，科学家们 3D 打印了人类器官组织，通用电气公司则使用 3D 打印技术改进了其喷气引擎的效率。美国三维系统公司的 3D 打印机能打印糖果和乐器等，该公司首席执行官阿维·赖兴塔尔说:“这的确是一种巧夺天工的技术。”