3D打?。?D Printing）技術，又稱“添加制造”（Additive Manufacturing）技術。根據美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）2009年成立的添加制造技術子委員會F42公布的定義，“添加制造”技術是“一種與傳統(tǒng)的材料去除加工方法相反的，基于三維數(shù)字模型的，通常采用逐層制造方式將材料結合起來的工藝，同義詞包括添加成型、添加工藝、添加技術、添加分層制造、分層制造，以及無模成型”。不過，為與現(xiàn)下流行的“3D”概念相契合，人們又為該技術起了一個更通俗的名字——“3D打印”，其內容涵蓋了產品生命周期前端的“快速原型”（Rapid Prototyping）、全生產周期的“快速制造”（Rapid Manufacturing），以及其他所有添加工藝、技術、系統(tǒng)類別和應用。“3D打印”和“添加制造”這兩種稱謂，均表示同一概念。自1984年Charles Hull制作出第一臺3D打印機以來，3D打印技術歷經了近30年的發(fā)展，正逐步成為最有生命力的先進制造技術之一，其主要特點有：

　　第一，設計制造一體化。由三維模型直接驅動，在一定程度上實現(xiàn)了設計、制造的一體化，這是三維打印技術的一個最顯著特點。

　　第二，高度柔性。添加制造技術不受零件的形狀和結構的任何約束，使復雜模型的直接制造成為可能。

　　第三，縮短新產品的研制周期，降低研發(fā)成本。三維打印技術可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉換成真實的產品模型，從而可以對正處于設計階段的產品做出快速評價、修改及功能試驗，這樣既有效地縮短了產品的研發(fā)周期，又降低了經濟損耗。

　　3D打印原理：

　　所謂3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數(shù)字技術材料打印機來實現(xiàn)的。這一成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設計轉化為模型。

　　3D打印機采用分層加工，迭加成型方式來“造型”，會將設計品分為若干薄層，每次用原材料生成一個薄層，再通過逐層疊加獲得3D實體。這一點它與噴墨打印機工作方法十分類似，3D打印是一層一層地印，而噴墨打印機是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對計算機中三維軟件的識別，進行STL(三角網格格式)轉換，再結合切層軟件確定擺放方位和切層路徑，并進行切層工作和相關支撐材料的構造。

　　最后使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來，和支撐材料自下而上，一次一層的構鑄成最終實體。簡單地說，可以理解為軟件把物體分成若干個橫截面，而三維打印機將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積，最終形成我們所需的實體。

　　3D打印簡史：

　　1986年，Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。

　　1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。

　　1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發(fā)3D打印機。

　　2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

　　2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。

　　2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。

　　2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機。

　　2011年8月，南安普敦大學工程師開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機。

　　2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織?！?D打印的意義和影響：

　　以3D打印技術為典型代表的新型制造技術成為引領未來制造業(yè)變革的重要技術之一，該技術有可能從根本上改變生產組織方式。3D打印技術是通過計算機輔助設計技術完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者采用分層加工、疊加成形，即將連續(xù)的薄型層面堆棧起來，直到一個固態(tài)物體成型。其工作原理與普通打印機基本相同，與計算機連接后，通過計算機控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。

　　新型制造技術的單個產品生產成本與大規(guī)模生產的單位產品成本的無差將顛覆傳統(tǒng)的規(guī)模經濟理論。大規(guī)模產品生產優(yōu)勢的削弱使得中小企業(yè)甚至個體企業(yè)家變得更具有競爭力，并使集約式的生產模式向著分布式生產的方向發(fā)展。此外，新型制造技術可以極大地釋放人的創(chuàng)造力和想象力，使創(chuàng)新經濟商業(yè)模式成為可能。一臺筆記本計算機和一個3D打印機便可完成產品的制造，同時將導致勞動力成本占總成本的比例會越來越小，新興國家的低勞動力成本優(yōu)勢將急劇下降?？苛畠r勞動力獲得大量就業(yè)崗位的新興國家，可能又要將這些崗位拱手讓給發(fā)達國家，并改變世界產業(yè)格局。

　　3D打印技術的現(xiàn)狀及未來前景：

　　在過去的一年多時間里，3D打印業(yè)界進入了高度活躍期，與3D打印相關的新聞和概念頻頻出現(xiàn)在公眾視野中，越來越多的中國民眾開始了解3D打印。事實上，3D打印技術和3D打印機在一些歐美發(fā)達國家的應用已經相當普遍。

　　近期全球第一本全面講述3D打印技術及其應用的圖書——《3D打印：從想象到現(xiàn)實》，根據多年來對3D打印技術及其產業(yè)發(fā)展的研究成果，該書作者從不同層面和角度為讀者描述了3D打印的技術原理、歷史和現(xiàn)狀、廣泛應用、未來前景以及困難與挑戰(zhàn)。根據本書介紹，我們可以從以下幾方面來理解3D打印的現(xiàn)狀及未來前景：

　　第一，3D打印已蔓延至日常生活的每個角落。

　　越來越多的事實表明，3D打印機已不再是設計師和科學家的專屬機器，它已經從實驗室和工廠逐漸走出來，走進學校和家庭，與我們每個普通人的生活息息相關。3D打印的衣服和鞋子已經多次出現(xiàn)在全球各大時裝展，3D打印的餅干和蛋糕已經成為一些家庭餐桌上最受歡迎的小點心，3D打印的咖啡桌和個性家具頗受年輕人的喜愛，而在自行車和汽車等交通工具的設計中也越來越多地體現(xiàn)出3D打印元素。從小朋友的“喜羊羊”牙刷和定制玩具，到父母的立體婚紗照，再到爺爺奶奶的助聽器和義齒，3D打印讓家庭中的每個成員都感到驚喜并從中受益。正如書中所描繪的，3D打印技術正在遵循三步走的發(fā)展路線，逐漸從打印物體外形過渡到打印物體內部構成，最終發(fā)展到可以打印物體的高級功能和行為的階段，因此我們相信：在不遠的將來，每個人都可以在家中打印可通話的手機、爬來爬去的迷你機器人，以及其他新奇好玩的電子產品。

　　第二，3D打印將波及各行各業(yè)。

　　3D打印這種新式制造方法將使你的工作方式發(fā)生巨大改變，也許變得更有效率，也許變得更困難，作者針對這一趨勢在書中列舉了很多有代表性的案例。如果你是一位中學老師，當你帶著花費數(shù)小時用3D打印制作的恐龍化石或者喜馬拉雅山模型來到教室，這堂課一定會令你的學生們印象深刻；如果你是一位資深醫(yī)生，當你將帶著使用3D打印機制造的與患者身體完美匹配的骨骼或者心臟瓣膜走進手術室時，整個醫(yī)療界必定為之振奮；如果你是一位考古工作者，利用3D掃描和3D打印技術快速復制那些脆弱、不可觸碰的珍貴文物，那么繁冗細致的考古研究工作必將事半功倍；如果你是一位藝術品設計師，使用3D打印技術實現(xiàn)你的設計，此時自然界中那些美妙復雜的曲線和外形都不再遙不可及，人們的審美標準也會大幅提升。然而，如果你是一位立體雕刻大師，那么3D打印出的作品會使你自嘆不如；如果你擁有一間模型制作工廠，3D打印技術極有可能使你的業(yè)務量大幅縮水。諸如此類，3D打印必將影響各行各業(yè)的工作模式，或者增強很多行業(yè)的生命力，或者導致某些行業(yè)走向消亡。

　第三，3D打印將催生眾多新機會，同時也帶來很多新挑戰(zhàn)。

　　如前所述，一些傳統(tǒng)行業(yè)將受到3D打印技術的沖擊而逐漸萎縮，然而我們必須意識到3D打印同樣會催生大量前所未有的行業(yè)和巨大機遇。最顯而易見的機會就是，隨著廉價家用3D打印機需求的增長，其相關產業(yè)鏈（包括零配件制造、打印材料等行業(yè)）也會進入高速發(fā)展期。更重要的機會在互聯(lián)網領域，圍繞3D打印會出現(xiàn)越來越多的電子商務模式，例如在線3D打印服務、個人定制設計制造服務、共享3D打印模型小區(qū)以及面向云制造的3D打印網絡。與互聯(lián)網類似，移動信息平臺和智能手機的普及也為某些簡單易用卻十分有趣的3D打印增值服務提供了理想的應用推廣平臺。還有就是基于3D打印的實體商業(yè)模式將迅速成長，例如遍布大街小巷和旅游景點的3D打印店與3D打印照相館。

　　然而，我們必須認識到在3D打印創(chuàng)造無數(shù)新機會的同時，它也帶來了許多前所未有的挑戰(zhàn)：3D打印行業(yè)的人才培養(yǎng)問題，現(xiàn)有設計軟件與3D打印的不匹配問題，3D打印物品的版權和知識產權糾紛問題，以及3D打印設備和3D打印產品的質量安全問題，還有就是3D打印產品對公共安全和環(huán)境構成的威脅，等等。這些問題迫切需要3D打印業(yè)界人士、產業(yè)經濟研究者、法律工作者以及公共事務管理者通過共同努力來解決。

　　第四，3D打印將改變現(xiàn)有產業(yè)結構，沖擊中國經濟模式。

　　毋庸置疑，3D打印將創(chuàng)造新的商業(yè)模式，改變現(xiàn)有的產業(yè)結構，對世界經濟產生巨大影響。最近一段時間，主要發(fā)達國家紛紛開始布局，陸續(xù)出臺了相關政策和投資發(fā)展計劃，大力發(fā)展3D打印產業(yè)，旨在占領新工業(yè)革命的前沿陣地。美國總統(tǒng)奧巴馬在2013年2月“國情咨文”中多次提及3D打印，并籌劃建立3D打印國家創(chuàng)新中心，旨在提升美國制造業(yè)的競爭力。從歐美各國最新的太空探索計劃中，也可以看到對3D打印技術相關項目的巨額資助。

　　同時應該指出，3D打印技術將會給中國產業(yè)經濟帶來一些直接的負面影響。首先，隨著中國制造業(yè)勞動力成本上漲，基于3D打印技術和互聯(lián)網平臺的全球云制造模式將體現(xiàn)出更廉價、更快捷并且更綠色環(huán)保的優(yōu)勢，這將有可能部分取代現(xiàn)有的中國制造模式。其次，3D打印的廣泛應用使得整個產品研發(fā)過程都可以在企業(yè)內部進行，這將使研發(fā)周期縮短并且很好地保護了設計方案。然而，對于大量依靠模仿而生存且缺乏原創(chuàng)設計力量的中國微小企業(yè)來說，這無疑是一個沉重的打擊。令人欣慰的是，在中國北京、西安、成都和武漢等城市，政府已經陸續(xù)開始著手對3D打印相關產業(yè)進行布局和規(guī)劃，從設備研發(fā)、軟件設計、材料制備和技術服務等眾多環(huán)節(jié)全面鼓勵發(fā)展3D打印產業(yè)，相信中國能夠把握此次制造業(yè)轉型改革機遇，成為世界3D打印產業(yè)強國。

　　綜上所述，3D打印時代已經到來，我們的生活、工作以及思考方式都會為之改變，世界經濟產業(yè)格局也將受其影響。因此我國必須及早謀劃，更好應對，以免被動落后。