1.1 什么是3D打印

近年来，3D打印的浪潮影响覆盖甚广，无论在报纸杂志、网络媒体还是电影、电视剧里都能看到3D打印的身影，无数关于3D打印的网站论坛也陆续出现，突然间3D打印聚焦了无数人的眼球，3D打印也成了科技同行茶余饭后爱讨论的话题。

据悉，全球第一台3D打印机出现在1986年。至此，3D打印技术不断在各个领域展现其神奇的魅力，正逐渐融入设计、研发以及制造的各个环节。3D打印技术已经在人体器官、医药、汽车、太空、艺术、食品、建筑等各领域扮演越来越重要的角色（如图1-1所示）。

图1-1 3D打印心脏

可以这么说，3D打印技术正推动生产方式的变革，优化传统加工制造方式，催生新的生产模式。3D打印技术势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。

以3D打印为代表的数字化制造技术，被《经济学人》杂志认为是引发第三次工业革命的关键因素，“其将改写制造业的生产方式，进而改变产业链的运作模式”。

那么，什么是3D打印？

3D打印技术是由数字模型直接驱动，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸和砂等可黏合材料，在3D打印机上按照程序计算的运行轨迹，“分层制造，逐层堆积叠加”来构造出与数据描述一致的物理实体的技术，如图1-2所示。利用3D打印技术，可以将虚拟的、数字的物品快速还原到实体世界，得到个性化的产品，尤其是形状复杂、结构精细的物体。

图1-2 快速成型制造模型的过程

准确地讲，3D打印应称为快速成型技术（Rapid Prototyping, RP）。然而，从用户的使用体验而言，快速成型技术设备与普通平面打印机极为相似，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等组成，打印成型过程也很类似。正是如此，快速成型技术才会被形象地称为3D打印。

3D打印与传统生产制造方式属于不同的技术范畴。传统的生产制造方式属于等材制造或减材制造技术范畴，而3D打印则属于增材制造技术范畴。

等材制造是指在制造过程中，基本上不改变材料的量，或者改变很少。典型的等材制造技术如铸造、焊接、锻压等制造技术（如图1-3所示）。

图1-3 铸造、锻压加工

减材制造是指对毛坯进行加工，去除多余的材料，由大变小，最终形成所需要形状的零件。典型的减材制造技术如车削加工、钻削加工、磨削加工等金属切削加工技术（如图1-4所示）。

图1-4 车削加工、钻削加工

增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除——切削加工技术，增材制造是一种“自下而上”的制造方法，如图1-5所示。

图1-5 增材制造：在工件上激光沉积焊接