日本工程公司Fasotec將3D打印技術和核磁共振掃描相結合，打印出胎兒模型。
個人3D打印機
大型3D打印機
新聞背景
3D打印，這個原本匪夷所思的詞匯已經越來越變得耳熟能詳。《環球科學》雜志評選的2012年十大科技新聞中，更是把3D打印步入實用階段列入其中，稱3D打印將在制造業和科研領域引發一場革命。新年伊始又傳來趣聞，中國首家3D打印照相館在西安向公眾開放，顧客只要花15分鐘將自己的全身外形掃描至計算機，經過2-3小時便會打印出一個立體的“自己”。
在電影《碟中諜4》中，為阻止冷艷女殺手與恐怖分子的密碼交易，特工伊森使了一計“瞞天過海”。他計劃用“面具制造機”一臺能夠在短時間內通過三維建模從而完整“打印”出他人容貌的機器，制作出女殺手的面具。盡管這一計劃因不小心碰翻了打印機而落空，不過此前，面具制造機打印出的立體面具還是幫助伊森成功潛入了克里姆林宮，混過了衛兵的搜查。
事實上，電影中的情節絕不是毫無根據的幻想。目前熱門的3D打印技術正是實現這種幻想的現實基礎。很多人認為，3D打印技術是一種新型的生產方式，能夠促成第三次工業革命。
舉個例子，假如你的汽車前保險杠給撞壞了，4S店又沒有相配套的給你換，怎么辦？未來也許你可以到汽車制造商網站上，下載前保險杠的三維圖，然后用3D打印機打印出來，噴上漆后裝上，跟原來的一模一樣。
只要有三維數據就能做出物體
原理類似噴墨打印
3D打印技術誕生于20世紀80年代中期，是由美國麻省理工學院的科學家最早發明的。這種技術跟2D打印不同的是，2D打印出來的是文稿或照片等平面的二維圖案，而3D打印出來的是一個三維的物體。二者具有相似的地方，比如2D打印是將油墨等材料噴涂在承印材料上，一般厚度只有幾個微米。如果在承印物上不止印刷一次，而且是印刷很多次，承印物上的“墨”的厚度會逐漸增高，最終形成三維模型。印刷的每一層的圖案信息都是可以變化的，所以，用這種“加成”的方法就可以輕易地形成三維模型。
3D打印技術的學名叫增材制造技術、快速成形技術等，原理在于將計算機設計出的物體分解成若干層平面數據，然后把不同形態的金屬、陶瓷、塑料、砂等材料按平面數據構成一個平面形狀，再通過層層累積疊加，像植物生長般一次性整體成形。簡單來說，其工作原理可歸結為“由點成線、由線成面、由面成體”，材料根據電腦中的數據，在3D打印機中先固結成面，而后一層一層平面再累加固結成體，最終將電腦中虛擬的數據，“打印”成現實的物體。
3D建模是3D打印的前提，相當于平面印刷中的“原稿”，3D建模質量的好壞決定了3D打印的質量。3D分割則將建立的3D模型分成一個個的薄片，一般為幾十微米到幾百微米不等。噴墨打印就是將材料一層層噴涂在基材上，目前比較流行的做法是先噴一層膠水，然后再在上面撒一層粉末，如此反復。打印完成后，還需要對打印出來的3D模型進行后處理，比如固化處理、剝離、模型的修整等等，最終完成所需要的模型的制作。
無拼接、低耗材、個性化
更擅長制造復雜結構
傳說中，天上仙女的衣服沒有縫，完美自然，渾然一體。而在傳統制造業中，制作復雜結構的大型制件一般采用分段成形、拼接成整體的方法，生產周期長，成本高，不但制件連接處潛伏著質量隱患，而且也增加了重量。而3D打印技術將多維制造變為簡單的由下至上的二維疊加，這種工藝方法能夠使最終固結成形的產品為整體成形制造、自然無縫連接，從而達到傳統制造方法難以或無法加工的任意復雜結構，且重量輕和耗材少，如封閉內部空腔、多層嵌套等。尤其適合動力裝備、航空航天、汽車等高端產品上關鍵零部件的制造，如空心渦輪葉片、渦輪盤、發動機缸體和缸蓋等。
傳統的制造方法多是減材制造，即在整塊材料的基礎上去除多余部分，將剩下的部分制成產品，那些多余部分便大多淪為工業廢料而被拋棄。而3D打印技術名為“增材制造”，是按照設計圖，用材料精確制出每一層平面后再進行累加，所以其生產過程幾乎不會產生任何廢料。除了節省原材料之外，相較于傳統制造技術的多步驟，3D打印技術還能節省大量的人力。
在電腦中設計一個奇形怪狀的玩具，按下“打印”鍵，3D打印機就能開始生產獨一無二的新產品。3D打印十分適合個性化產品的生產。“只要你想得到，就能做出來”，英國增材制造協會主席彼得-托馬斯認為其打破了傳統制造的局限性，拓展了人們的創意空間。
大到宇宙飛船、小到服裝手機
未來應用前景難以估量
在美英等國，3D打印技術的應用已較為廣泛，大到飛行器、賽車，小到服裝、手機殼，各領域或多或少都借著3D打印的東風，煥發出了新的生命。目前3D打印技術已成為國外研究空間飛行器的關鍵技術。據悉，美國國家航空航天局正在研究一項被稱為“未來3D打印宇宙飛船”的技術，希望通過3D打印，制造出“廉價的機器人宇宙飛船”，奧巴馬政府已經在俄亥俄州重點投入建一個專門整合國家資源的研究所，以加大3D打印技術的研究和應用力度。
在我國，華中科技大學、西安交通大學、清華大學等高校和科研機構也研發出多種系列的3D打印機。如華中科技大學史玉升教授的研究團隊開發的1.2米×1.2米的“立體打印機”（基于粉末床的激光燒結快速制造裝備），是目前世界上最大成形空間的得到工業應用的3D打印機，遠遠超過國外同類裝備水平。
“金屬3D打印技術開辟了骨科植入技術的新紀元，使多孔生物器件制造的瓶頸迎刃而解。”上海交通大學李祥教授現在正致力于此技術與醫學應用相結合，運用到臨床醫學治療中。而北京航空制造研究所也基于此技術，研發了國內第一臺電子束熔絲沉積成形裝備，大幅提升了材料的利用率，減少銑切量和制造周期，實現了綠色制造。
事實上，在美國，價格低、操作簡便的小型家用3D打印機已到了“每4公里范圍內有一臺”的普及程度，其購買量仍在不斷攀升中。目前，華中科技大學正在開發一款萬元左右的3D打印機，相較于工業應用的動輒百萬元的3D打印機，這款價格低廉的產品旨在面向終端用戶。
延伸閱讀
3D打印不能取代傳統制造業
隨著應用的廣泛和技術的成熟，讓夢想照進現實的3D打印技術，是完全取代傳統減材制造方式，還是成為傳統制造業技術的一種重要補充？華中科技大學王運贛教授認為，在未來制造業發展中，“減材制造法仍是主流”。
“由于用于增材制造的材料研發難度大等原因，導致3D打印制造成本較高，一般達到每克10-100元；制造效率不高，尤其在金屬材料成形方面，大約每小時100-3000克。”西安交通大學盧秉恒院士指出，目前增材制造技術在我國主要應用于產品研發，且制造成本高，制造效率低，制造精度尚不能令人滿意。
據了解，3D打印技術在我國工業零部件制造方面得到一定應用，但尚未進入大規模工業應用，其工藝與裝備，以及在航空航天、醫療等領域的應用都有待進一步開發。就目前的形勢來看，3D打印技術并不具備取代傳統制造業的條件，在大批量制造等方面，高效低成本的傳統減材制造法更勝一籌。
