3D打印是如何工作的？
撰稿 | 关耳（季华实验室）
想象一下，电影中的科幻场景正成为现实！还记得2012年成龙主演的《十二生肖》吗？片中通过扫描兽首并瞬间复制的神奇技术，正是3D打印的雏形。如今，这项技术已突破银幕限制，正以惊人速度改变世界。
我国去年成功实现首次太空3D打印，为空间站建设注入新动能；而商业航天公司更计划在2022年发射全3D打印火箭。这场制造革命正以前所未有的活力席卷全球。
图1：3D打印技术
3D打印又称增材制造，是以数字模型为蓝本，通过逐层堆叠材料构建三维实体的尖端技术。它被列为“未来12大颠覆技术”，驱动第三次工业革命，推动制造模式从传统走向智能。
对比传统工艺，3D打印具备“去模具、减废料、降库存”三大优势，实现结构优化与资源节约，真正践行“设计即制造”理念。
图2：通用3D打印流程
图源：Zhang et al. ACM Trans. Multimedia Comput. Commun. Appl. 2015, 12, 2
发展历程
追溯至1984年，美国科学家Charles Hull发明立体光固化技术（SLA），拉开3D打印序幕。随后选择性激光烧结（SLS）、激光熔化（SLM）等技术相继涌现。21世纪后，技术进入爆发期，细分工艺百花齐放，与传统制造形成强力互补。
3D打印方法分类
依据ISO/ASTM标准，主流工艺分为七大类：
一、材料挤出型
Material extrusion
典型代表熔融沉积成型（FDM），通过加热挤出丝状材料（如PLA、TPU）逐层堆积。设备廉价、材料广泛，但精度较低，适合原型制作。
优点：成本低、强度高、材料多样。
缺点：表面粗糙、精度有限。
二、光聚合成型
Vat photopolymerization
利用紫外光固化液态树脂，包括SLA（激光逐点扫描）和DLP（整面曝光）。成品表面光滑，但材料受限。
优点：精度高、效率快。
缺点：材料性能弱。
三、定向能量沉积型
Directed energy deposition
如激光送粉（LENS），通过高能束熔化金属粉末实时沉积，适合大型部件修复。灵活性强，但需后续加工。
优点：无需支撑、修复高效。
缺点：表面精度低。
四、材料喷射型
Material jetting
类似高级喷墨打印，喷射光敏树脂微滴并固化，支持全彩制作。精度极高，但成本昂贵。
优点：色彩丰富、细节精准。
缺点：材料少、后处理复杂。
五、粘合剂喷射成型
Binder Jetting
通过粘合剂粘结粉末（如陶瓷、金属），层层固化。效率高、可彩色打印，但成品密度低。
优点：速度快、多色支持。
缺点：强度差、需后处理。
六、粉末床熔融成型
Powder bed fusion
包括SLS、SLM，用激光熔化粉末床中的金属或尼龙。精度卓越，但成本高、速度慢。
优点：适用材料广、结构精密。
缺点：设备昂贵、易翘曲。
七、片材层压型
Sheet lamination
如分层实体制造（LOM），粘结切割后的片材（金属、纸）。速度快、变形小，但层间结合弱。
优点：高效、低成本。
缺点：各向异性、材料浪费大。
应用实例
3D打印正深度赋能航天、医疗、汽车等领域：
图3：深蓝火箭试验飞行
航天领域，空中客车与Arris合作量产碳纤维舱件；深蓝航天成功测试3D打印发动机火箭回收，凸显技术实用性。
医疗领域，德国弗劳恩霍夫研究所实现3D打印假眼临床应用，推动个性化假体发展。
图4：3D打印仿生眼球
短短三十年，3D打印已掀起制造革命。作为“互联网+智能制造”核心，它完美融合定制与量产，全球产值预计2026年达372亿美元。面对精密化、智能化挑战，这项技术将持续进化。立即关注行业动态，共同见证智能制造新时代！
参 考 资 料：
1. Jake Port. How does 3D printing work? , cosmosmagazine, 7 December 2021
2. 《3D打印与工业制造》——机械工业出版社
3. 2021年3D打印行业深度研究报告——西部证券
监制 | 赵阳
编辑 | 赵唯
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
来源：先进制造
编辑：Garrett
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三D打印是什么意思_作业帮
3D打印,即快速成型技术的一种,以数字模型为基础，逐层堆叠材料构造物体。它颠覆传统制造，实现个性化生产。
3d打印技术是什么?
3D打印是通过数字模型直接制造实体，如定制珠宝、工业部件。技术核心是逐层添加材料，无需模具。
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讨论回答(5)guoxdong激光烧结与粘合剂喷射是关键！shl0428增材制造支持复杂几何结构，实现轻量化设计。
3D打印技术是什么意思?
三维打印技术，通过计算机控制，将材料层层堆积成型。广泛应用于原型制作与终端产品。
什么是3D打印技术?
3D打印是增材制造，基于数字文件逐层构建物体。它加速创新，缩短产品开发周期。
什么叫3D打印?-ZOL问答
云图创智3D打印3D打印以数字模型驱动，使用塑料或金属等材料逐层制造。它推动制造业转型升级。
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3D打印通过材料逐层叠加成型。技术前景广阔，正重塑航空、医疗等行业生态。
3d打印是干嘛的?
3D打印用于快速制造实体物件，从概念模型到功能部件。它简化生产流程，降低成本。
3D打印是什么课程?
3D打印课程教授数字建模与打印技术，培养智能制造人才。适合工程、设计领域学习者。
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