一、3D打印的概念
3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造 ，它是一種以3D模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
二、歷史發(fā)展
3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。
1986年，美國(guó)科學(xué)家Charles Hull開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)。
1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。
1995年，美國(guó)ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。
2005年，市場(chǎng)上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月，美國(guó)Jim Kor團(tuán)隊(duì)打造出世界上第一輛由3D打印機(jī)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(guó)研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。
2011年8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。
2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。
2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術(shù)品。
2013年11月，美國(guó)德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設(shè)計(jì)制造出3D打印金屬手槍。
2018年8月1日起，3D打印槍支將在美國(guó)合法，3D打印手槍的設(shè)計(jì)圖也將可以在互聯(lián)網(wǎng)上自由下載。
2018年12月10日，俄羅斯宇航員利用國(guó)際空間站上的3D生物打印機(jī)，設(shè)法在零重力下打印出了實(shí)驗(yàn)鼠的甲狀腺。
2019年1月14日，美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校在《自然·醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表論文，首次利用快速3D打印技術(shù)，制造出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架，在裝載神經(jīng)干細(xì)胞后被植入脊髓嚴(yán)重受損的大鼠脊柱內(nèi)，成功幫助大鼠恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能。該支架模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，呈圓形，厚度僅有兩毫米，支架中間為H型結(jié)構(gòu)，周圍則是數(shù)十個(gè)直徑200微米左右的微小通道，用于引導(dǎo)植入的神經(jīng)干細(xì)胞和軸突沿著脊髓損傷部位生長(zhǎng)。
2019年4月15日，以色列特拉維夫大學(xué)研究人員以病人自身的組織為原材料，3D打印出全球首顆擁有細(xì)胞、血管、心室和心房的“完整”心臟，這在全球尚屬首例（3D打印心臟）。
2022年3月，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（UBC）的科學(xué)家利用3D技術(shù)打印出人類睪丸細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)其有希望產(chǎn)生精子的早期跡象，世界上尚屬首次。
2022年4月，一項(xiàng)新3D打印系統(tǒng)發(fā)表在《自然》雜志上，這項(xiàng)新3D打印系統(tǒng)是由美國(guó)研究人員開發(fā)的一種在固定體積的樹脂內(nèi)打印3D物體的方法。打印物體完全由厚樹脂支撐，就像一個(gè)動(dòng)作人偶漂浮在一塊果凍的中心，可從任何角度進(jìn)行添加?？筛p松地打印日益復(fù)雜的設(shè)計(jì)作品，同時(shí)節(jié)省時(shí)間和材料。
2022年6月，據(jù)外媒報(bào)道，一名來自墨西哥的20歲女性成為世界第一個(gè)通過3D打印技術(shù)成功進(jìn)行耳朵移植的人。
2022年11月，央視軍事報(bào)道“3D打印技術(shù)在飛機(jī)上的應(yīng)用我們已達(dá)到規(guī)?；?、工程化處于世界領(lǐng)先位置”。
2022年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)重慶研究院項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、博士生導(dǎo)師楊治華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)圍繞“先進(jìn)陶瓷及其智能制造技術(shù)”取得重大突破，掌握了結(jié)構(gòu)功能一體化陶瓷及其器件制備核心技術(shù)，特別是攻克了陶瓷3D打印“定制化”關(guān)鍵技術(shù)，能夠針對(duì)不同器件和需求進(jìn)行規(guī)?；庸どa(chǎn)。
2023年，俄羅斯門捷列夫化工大學(xué)開發(fā)出一種新的生物聚合物多相3D打印技術(shù) [63]。2023年4月，3D打印首次在線蟲體內(nèi)造電路。
2023年5月，以色列的一個(gè)食品科技公司成功地用 3D 打印技術(shù)制造出了世界首塊人造魚肉，而且口感和真魚無異。
2023年6月消息，包括澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)、悉尼大學(xué)在內(nèi)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)將合金和3D打印工藝結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一種新的鈦合金，這種合金在拉伸下堅(jiān)固而不脆。
2024年4月，混凝土3D打印車棚僅用2.5小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝落地中國(guó)南京江北新區(qū)研創(chuàng)園，車棚結(jié)構(gòu)和造型均由計(jì)算機(jī)圖紙產(chǎn)生數(shù)控程序，通過3D建筑打印機(jī)實(shí)現(xiàn)。
2024年4月3日，探月工程用鵲橋通導(dǎo)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星——天都二號(hào)衛(wèi)星推進(jìn)分系統(tǒng)工作正常，為衛(wèi)星繞月提供了高精度軌道姿態(tài)控制，標(biāo)志著液氨冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)在深空探測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)首次成功應(yīng)用，同時(shí)標(biāo)志著我國(guó)3D打印貯箱首次實(shí)現(xiàn)在軌應(yīng)用。
三、原理技術(shù)
日常生活中使用的普通打印機(jī)可以打印電腦設(shè)計(jì)的平面物品，而所謂的3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實(shí)實(shí)在在的原材料，打印機(jī)與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。通俗地說，3D打印機(jī)是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設(shè)備，比如打印一個(gè)機(jī)器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機(jī)”是參照了普通打印機(jī)的技術(shù)原理，因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^程與噴墨打印十分相似。這項(xiàng)打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。
3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。
