3D打印感兴趣的公司可能会对消费型桌面级SLA打印机与工业3D打印机之间巨大的价格差异感到震惊。大多数桌面级SLA设备只要几千美元，然而工业级3D打印机的价格通常是十万美元以上，有些甚至接近一百万美元。低廉的桌面级SLA打印机制造商常常引用让人印象深刻的分辨率数据，那么贵100倍的工业级打印机的价值何在呢？答案当然是相比于桌面级SLA打印机，更贵的工业级SLA打印机的在各方面都更具优势，或者说，桌面级打印机有很多种不适合工业使用的特点。现在我们来看下桌面级和工业级SLA打印机的最关键的不同之处。
桌面级打印机第一个不适合工业使用的特点是成型尺寸。如你对“桌面级”设备这个词语的期望一样，消费型SLA打印机不太大。举个例子，Formlab的畅销款Form2桌面级SLA打印机最大成型尺寸是145 x 145 x 175 mm，是市场的典型款。这个尺寸对于业余爱好者可能足够，但是对于工业使用，就太限制了。工业级3D打印机有多种尺寸大小，根据客户的具体需求而定，如有需要，也可以有巨型打印机。举个威斯坦的例子，最畅销的SLA600打印机的最大成型尺寸是600 x 600 x 400 mm，最大的打印机是SLA1100，其最大成型尺寸宽于1米。为制造商提供更高的灵活性。相比之下，桌面级打印机就如玩具一般。
只有工业打印机才能生产出这么大的型号
工业级打印机的大型成型尺寸不仅仅用于打印大型工件。打印机内的多余空间可以用于打印一整批的小型工件，使得生产达到高效且批量大小可控。用桌面级打印机打印工件，要想达到生产水平的数量，需要花费大量的时间，是行不通的。
倒置SLA的示例。注意浅树脂托盘。
打印摆向也是桌面级和工业级SLA打印机之间的显著区别之一，但人们常常没有充分意识到这一点。工业级打印机不仅仅是桌面级打印机的大型版本，他们采用的技术根本就是不同的。桌面级打印机使用倒置的摆向（工件是反向地从树脂槽中出现的，逐渐立起），工业级打印机通常使用传统的正向摆向（工件正向地从更深的树脂缸中出现，树脂液位逐渐下降）。倒置的方法的优点是可以用较浅的树脂液位生产出较高的工件。使得桌面级打印机的小尺寸达到最高使用效率，同时需要的树脂也更少。采用传统的方法，树脂缸的深度要和工件的高度一样，成型区必须充满树脂材料，大大降低了打印小型工件的效率，也意味着设备必须非常大。同时，每次更换材料，都必须要排空整个料缸。
正向SLA 成型平台逐层下降。
倒置的SLA打印的缺点是在打印过程中工件受力更大（重力），对质量造成影响，同时需要更多的支撑材料，且成型尺寸也受到限制。这种方法也限制了所使用的树脂类型，因此打印的工件的机械性能也受到限制。更柔软柔韧的材料因为支撑太脆弱，无法完成整个打印过程。
工业级打印机的另一个优势是耐用性更强，需要的维护更少。桌面级打印机的树脂槽通常用了几个月就需要更换了，不仅不方便，还影响打印机性能。其内部元件通常耐用性不佳，会随着时间慢慢老化，使得质量和精度都下降。相比之下，工业级打印机的树脂料缸是固定的一部分，没有可更换的设计，可以和机器的寿命相当。所有的内部元件都是采用高质量材料生产，有着很好的耐用性，不会出现类似于桌面级打印机的磨损。
大型工业级SLA打印机的激光固化树脂
工业级打印机在工件光洁度上还有个显著的优势，尽管在与一些大标题数据相比较时不那么明显。桌面级SLA打印机，包括Form2，最小的层厚是0.025mm。相比之下，威斯坦的工业级SLA系列可以以更高的精度模式，提供最低至0.05mm的层厚，其他领先的工业级打印机也能做到打印类似的层厚。然而层厚并不总是需要这么薄，尤其是工业中常见的大型工件。工业中标准层高约是0.1mm，以0.025mm的层高打印工件需要多花费大量的时间，却无法提高质量。
工业级打印机的真正优势在于其精度和耐用性。一台良好的工业级打印机可以重复打印相同的工件，且每次的打印效果都相同无误。这就是为什么公司会花大笔钱购买昂贵的打印机，因为他们想要的设备是稳定持久并可靠的。有些桌面级打印机虽然可以提供很高的分辨率，但是它们的可靠性不高。多次打印相同的工件，每个工件都会略有不同，尤其是在机器频繁使用的情况下。大多数桌面级打印机的使用者可以接受这一点，但是在工业上，这是完全无法接受的。
工业级打印机的光束尺寸通常都更小，可以打印更小的细节特征。Form2的光束尺寸是0.14mm，这在桌面级打印机中已经是非常出色的了。但是威斯坦的SLA600支持0.06mm尺寸的激光束，可以打印极其细微的特征。工业级打印机通常支持打印壁非常薄的工件。
工业级SLA打印机的另一个关键优势是材料的选择。以畅销的Form2为例，用户只能使用Formlab的非常贵的树脂（这点与喷墨式打印机非常相似，制造商都低价卖设备，然后从墨盒那把钱赚回来）。虽然有几种树脂（透明的、白色的、高韧性的、柔韧的等）可以选择，但是这些种类的变化不大，而且桌面级打印机使用的材料通常也不适用于打印功能型工件。工业级SLA打印机可使用的材料种类更多，机械性能的选择也更广。比如，工业级SLA打印机生产出的工件的性能接近工业级热塑性塑料的性能。直接从设备制造商处购买材料是很方便（如威斯坦销售的设备对应的树脂就有很多种），但是工业级SLA打印机支持其他配置，以满足使用第三方的树脂。
工业级SLA打印工件。只需要很少的后处理。
要想了解清楚SLA打印的速度是特别难的，所有因素都会对速度造成影响（树脂种类、工件形状和层厚等）。然而如果公司是要用打印机生产大量的工件，那么工业级SLA的速度会快很多。首先，工业级SLA打印机相比于桌面级，可以达到更高的光洁度，所以需要的后处理也更少。这就意味着可以节省大量的时间，大大缩短了交期。用工业级SLA打印机还可以在同一个成型室内批量打印工件，大大提高了效率。当打印细节度高的工件时，桌面级打印机整体的实际打印速度慢很多。比如，相比于威斯坦的SLA设备的每小时50-100克的打印速度，Form2的打印速度就慢很多了。威斯坦3D打印机的速度优势主要归因于打印机核心的SCANLAB振镜。如此高质量的光学系统是无法在廉价的桌面级设备中找到的，因此桌面级打印机的速度也更慢。
然而，工业级SLA打印机也有劣势。尺寸和便携性是桌面级打印机的最主要优点，也是工业级打印机的主要缺点。许多桌面级SLA打印机的重量不超过10kg，可以轻松地携带。如果你要搬到其他房间，你只需要拔掉插头，然后提过去就可以了。在新地方放置好后，就可以几乎立刻再次打印工件。同时，桌面级打印机可以直接网购，普通的便宜的快递就能送达。而工业级打印机就不同了，通常重达1吨，没有设计成可四处移动的设备。工业级SLA打印机一安装好，基本就是固定了，即使是轻微的移动，也需要完整的调试。工业级设备这个固定的特点，也是它们能如此精确的原因之一，但是的确造成了很大的不便，并且当需要移动时，额外的开销很大。
桌面级SLA打印机简单直观的摆放
工业级打印机的操作通常需要经过专业的培训。你无法看着说明书直接开始操作。设备的复杂性不能被低估。无相应技能的操作员不能最大化地利用设备，甚至还可能对设备造成损害，无法维修。工业级打印机通常是由有经验的团队操作的，每个成员都有生产工艺上的特定领域中的专长。这个与即插即用的桌面级打印机形成鲜明的对比，桌面级打印机在设计上就是面向个人的。这样的设备的操作软件通常是易于操作的，且高度自动化，操作过程尽量便于普通消费者操作。尽管由于树脂材料的原因，SLA桌面级打印机比FDM桌面级打印机更复杂，但是对于非专业人士和无3D打印经验的人来说是非常易于操作的。
大多数人们之所以不购买工业级3D打印机是因为价格。最小型号的工业级打印机的价格都要六位数。最大最先进的工业级打印机可能要一百万美元。如上所述，对于许多制造商来说，这个钱还是花得很值得的，因为相对于传统制造技术，它能节省非常之多。
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桌面级打印机只支持打印小型工件，工业级打印机支持打印小型到大型的工件。 |
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工业级打印机的材料选择更多。 |
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工业级打印机的光束更小。 |
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工业级打印机的精度/耐用性更佳。 |
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桌面级的摆向通常是倒置的，更紧凑，且使用的树脂更少，但是对质量和材料有所限制。 |
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工业级打印机操作起来非常复杂，需要培训。 |
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桌面级的性能随着时间下降。 |
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桌面级打印机打印出的工件需要更多的后处理。 |
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桌面级只需要几千美元，工业级的通常是几十万美元。 |
近日，知名3D打印机兼材料开发商EnvisionTEC推出了一款相当独特的工业级3D打印机SLCOM1。它采用的技术并非常见的熔融沉积（FDM）和选择性激光烧结（SLS），而是选择性层压复合对象制造（SLCOM），具体来说就是将热塑性复合编织纤维薄片层层叠加，从而制造出3D对象。
据了解，SLCOM1拥有609毫米x762毫米x609毫米的较大构建体积，能使用多种单向或多向的热塑性加强型复合纤维材料，比如编织玻璃纤维，编织碳纤维，以及混合了尼龙、聚醚醚酮、聚碳酸酯等成分的其它加强型芳纶类编织纤维。
这类材料具有许多优点，包括较高的韧性、耐磨性、强度重量比、环境耐受性、减震性，以及较低的可燃性。所以SLCOM1的打印件也会拥有同样的性能。
EnvisionTEC表示，这款新机器有能力为许多领域带来全新的选择，尤其是那些产品的机械与环境性能只能通过复合编织纤维材料实现的行业。
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3D快速打印技术在近年来得到了快速发展，应用领域也在不断的增加。下面是小编为大家精心推荐的快速成型3d打印技术论文，希望能对大家有所帮助。
摘 要：3D打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不断增加。本文对3D打印的原理及应用现状进行了分析，对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。
关键词：3D打印;应用现状;教学领域
3D打印，又称为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为 “第三次工业革命的重要标志”，以其 “制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来，随着3D打印技术的逐步成熟、精确，打印材料种类的增加，打印价格的降低，3D打印得到了快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所，在、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。
printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D模型，通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产品的技术[1]。一般来说，通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2]，其中3D虚拟模型，可以是利用扫描设备获取物品的三维数据，并以数字化方式生成三维模型，或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型，比如123D
与传统制造技术相比，3D打印不需事先制模，也不必铸造原型，大大缩短了产品的设计周期，减少了产品从研发到应用的时间，降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险，使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。另外，3D打印是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结构优化。
2.3 3D打印的应用现状
近年来，3D打印得到了快速发展，几乎应用于各个领域。在模具加工和机械制造领域，使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制，打印复杂形状的各种零件，打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域，3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始，逐步发展，计划在2050年左右打印出整架飞机。生物医疗领域，医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型，缺损下颌骨模型，患者外伤性脑内血肿颅脑模型等，用于辅助诊断并制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来了精准化的治疗。人工椎体和人体气管软骨的打印让人体器官的3D打印成为可能。3D打印的处方药产品SPRITAM(左乙拉西坦)片剂可用于各种癫痫疾病的治疗。建筑工程领域，3D打印建筑不需使用模板，打印的建筑物重量轻，强度大，时间短，产生的建筑垃圾及建筑粉尘少，且可以循环使用，绿色环保。3D打印在首饰、食品、玩具和日常用品的设计和生产中也有广泛应用，可以很好地彰显用户的个性化特点和需求。3D打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的应用也有突破。
3 3D打印在教学领域的应用
3D打印在教学方面的探索性活动也已经展开，并应用在数学、航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中，取得了良好的教学效果。基于3D打印的快速生成能力，使得数字化模型能快速转化为立体实物，借助立体实物的生成过程及使用可以提高教学效果，增强学生合作、设计、创新等能力。
3.1打印三维教具学具辅助教学
在课程教学中，借助于多媒体教学手段，一些抽象的图像可以相对直观的显示出来，但针对的是群体，形成的是暂时的视觉感受，印象并不是很深刻，也不易理解。借助3D打印，可以把数字化的图像转化成实物的教具和学具，每个同学都有机会亲手感受，而且还可以亲自设计、策划，无疑对知识点的理解，知识的掌握及应用有很大的促进作用。比如：数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物;动画设计可以打印出3D人物，动物角色模型，且可以根据实效及时修改;语文课可以把要讲解的地域打印出来，如北京的胡同，同学们可以拿着模型理解胡同的特点，体验胡同，讲述胡同的来龙去脉;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。
3.2 实习实践过程中辅助创新设计
职业学校实习实践教学活动较多，钳工实习、数控机床实习、电子电工实习、动画设计、物联网设计等，都需要借助相应的模型，并设计出一定的模型。借助于3D打印，同学们对需要设计的模型有一个大体的认识，然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程，不仅能增加学生的学习兴趣，促进学生交互学习，协作学习，且能提高学生的设计水平、思维能力和实践能力。比如在模具设计实习中，采用项目式教学法，应用3D打印，学生分组设计、分组打印，学生在亲眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后，学习兴趣大增，多次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。在CAD课程实践环节中，使用3D打印机，可以根据教学需要来设计教学内容，对学生的设计作品3D打印出来进行评比并组装，不仅使学生熟练掌握设计软件建模的基本思路和流程，而且对如何从设计作品到具体的实物的生成有一个明确的认识，有利于日后学生进一步的学习和发展。
近年来，大学生人数急剧增加，就业压力增大，国家大力提倡大学生创业，整个社会也兴起了一股自主创业的热潮。对于职业学校的学生来说，有一定的专业知识，有较强的动手操作能力，有创业的热情与激情。借助于3D打印设备，创业指导老师可以指导学生创办创意设计3D打印工作室，利用所学的专业知识，设计出相关产品并打印出来进行销售，同时也可为社会客户提供服务，收取一定的培训费和制作费，也可以在校企合作的基础上为合作企业提供设计和3D打印服务。通过3D打印的上述创业实践活动，加深学生对专业知识的巩固、对设计过程的了解，并培养创新创业意识和能力。
图书馆引入3D打印服务是图书馆从文献服务走向创新服务的途径。国外很多图书馆都开展3D打印服务，国内的综合图书馆，如上海图书馆、苏州图书馆也开展3D打印服务，高校中的上海交通大学图书馆也开展3D打印服务，并且通过举办3D打印设计大赛积极推广此项服务，通过比赛普及3D打印知识，让同学们了解3D打印前沿科技，启发学生们用发现问题、智慧解决问题。学校图书馆可以配备一两台3D打印机，并在保证健康和安全的基础上，充分考虑费用、提交步骤、等待和筛选时间等、制定详细的3D打印制度或政策，并鼓励学生打印原创作品，以发挥学生的专业特长，激发学生的创造力和。
3D打印正从工业领域，走向各个应用领域。不久的将来，也会像电脑、手机、互联网一样进入我们的社会和每个家庭。教育工作者应积极利用这项新技术，促进教学模式和教学活动的创新，更好地提高教学质量和教学效果，提高学生的实践能力和创新水平。
摘 要：近年来，3D打印市场如火如荼，在工业设计领域将发挥巨大的作用，尤其是在产品制造方面。随着3D打印技术的出现和普及，必将会冲击以模具制造为主的产业结构，优化产业链条。通过对比3D打印成型技术与传统模具制造技术的优缺点，客观地分析了3D打印成型技术对模具制造技术的冲击。
关键词：3D打印;模具制造;冲击
3D打印技术(增材制造技术)是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，将材料逐层堆积制造出实物的新兴制造技术。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。3D打印技术综合了信息技术、数字建模技术、机电控制技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。
传统的模具制造技术是在接单后还需对接单项目进行评审，在确定了开发要求及工艺路线后，开始模具设计。加工之前需要按照设计的图纸备料。接着是粗加工，最后是试模验证。其加工流程如图1所示。采用传统的模具制造技术制造加工出一个合格的模具所需要的人力、物力较多，生产时间也较长。
2 3D打印制造模具的优点
3D打印成型技术与传统模具制造业的最大区别在产品成型的过程上。在传统的模具制造业中，模具制造一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。而3D打印则免去了那些复杂的过程，不用模具，一次成型。可以节约很多成本。还可以克服一些传统制造上无法达成的设计，从而制作出更复杂的结构模具。
2.1 模具生产周期缩短
3D打印模具缩短了整个产品开发周期，并成为驱动创新的源头。在以往，由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具，公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。通过降低模具的生产准备时间，以及使现有的设计工具能够快速更新，3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设计周期跟得上产品设计周期的步伐。
2.2 模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性
通常，金属3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构，并能产生完全致密的打印部件，与那些锻造或铸造的材料(取决于热处理和测试方向)相比，其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工程师带来了无限的选择以改进模具的设计。此外，它能够整合复杂的产品功能，使高功能性的终端产品制造速度更快、产品的缺陷更少。3D打印可以实现任意形状的冷却通道，以确保实现随形冷却，更加优化且均匀，最终导致更高质量的零件和较低的废品率。
2.3 定制模具帮助实现最终产品的定制化
更短的生产周期、制造更为复杂几何形状、以及降低最终制造成本的能力，使得企业能够制造大量的个性化工具来支持定制部件的制造。3D打印模具非常利于定制化生产，比如医疗设备和医疗行业，它能够为外科医生提供3D打印的个性化器械，比如，外科手术导板和工具，使他们能够改善手术效果，减少手术时间。
3 3D打印成型技术对模具制造技术的冲击
工业产品的更新换代非常快，一个新产品生产出来后，如果没有销路，那就得不偿失。传统模具制造技术开发一套模具需要几十万，甚至几百万元。而利用3D打印技术，可以把产品先开发出来，直接打印。使用3D打印技术的优势在于可以大大缩短生产的周期、节约生产成本。比如，一套手机模具，采用传统的制造技术，须经过大约12个工作日才能完成，有时还会造成材料的浪费。但利用3D打印技术几个小时就可以完成，而且还具有高精密度的特点，这样就能够不断提高市场竞争力，在发展中抢得先机。
3D打印的优势很明显：可免除制造刀具、夹具和模具的过程，直接进行产品加工，解决了生产工艺难以解决的问题，还节约材料、缩短时间。
4 3D打印成型技术短期内无法替代传统模具制造技术
3D打印诞生近三十年了，但产业化远未形成。虽然3D打印名气很大，但到今天还处于科普阶段。3D打印作为一项前沿的、先导性较强的技术，可以满足个性化、定制化、复杂、高难度产品的需求，但不具有批量化、规模化的优势。
4.1 传统工业的成熟给3D打印制造门槛
传统工业大生产在过去200多年可以说非常成功，发展到今天，分工也非常细，配套非常充沛，可以说是环环相扣，形成了巨大的利益攸关体，形成了巨大的惯性。如果要打破这种惯性，成本非常高。这些3D打印无论是颠覆或者融入，门槛都特别高。
4.2 目前3D打印不适合批量生产
3D打印目前并不适合批量生产，例如3D打印技术生产1件产品和生产1万件产品的成本单价基本接近，而且3D打印需要更长的时间。一个喷头就对应生产一个产品，而且产品体积大了，成型速度几何性降低，几个小时才成型一个东西，粗糙度不满足，还要打磨，还要精加工。传统模具制造技术在我国大批量生产中占据明显的优势，在非批量、精密要求不是很高的产品制造领域，传统模具制造暂时不具备替代性。
4.3 3D打印技术的材料种类较少，而且价格较贵
尽管现在已有几百种材料能够被3D打印，但是高温塑料和一部分常用金属依旧不能被打印。尤其金属由于热处理的问题，很容易出现打印后变性的问题，现场EOS的代表提出的比如invar，就不能被打印，而这个材料在航空发动机中却是相当重要的材料。而且国内有能力生产3D打印材料的企业很少，特别是金属材料主要依赖进口，价格高。
4.4 3D打印技术的速度、效率、质量还有待提高
3D打印本身的技术原理就决定了制造精度和制造速度存在矛盾。3D打印是一层层来制作物品。如想提高打印精度就得增加打印层数，但是自然而然地降低了打印速度。而提高速度的话就会有精度问题：因为3D打印采用的是逐层堆积制造的方式，这种方式本身就存在“阶梯效应”，特别是所制造工件表面曲度较大的时候，阶梯效应就尤为明显，这会影响工件的精度。
3D打印技术和传统制造技术都存在优势和劣势，目前3D打印技术还不能替代传统制造技术。从长远来看，随着3D打印技术的不断发展，未来打印效率不断的提高及生产成本的降低，3D技术对模具行业的影响将不容小觑。
[1]刘斌.关于3D打印技术中的几个问题与思考[J].模具工程，2015.
[2]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业，2012.
[3]陈兴龙.3D打印技术在模具行业中的应用研究[J].机械工程师，2016.
[4]__君.3D打印技术在塑料加工成型及模具设计课程群教学改革中的应用探索[J].科教文汇旬刊，2015.
[5]厉成龙.3D打印技术在现代模具制造中的应用[J].装备制造技术，2015.
【摘要】本文通过分析3D打印机的原理，了几种典型的3D打印技术，分析其市场应用和发展方向，得出3D打印技术的发展会引领第三次工业革命的发展。
【关键词】3D;打印机;3D打印技术
近来，三维(3D)打印技术[1]在发达国家兴起，前不久在网上流传的3D打印手枪，引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物，全球已有不少公司推出了个人3D打印机，它已在平常生活中开始普及。2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。
2.3D打印机的原理及技术
3D打印机是近年来在民用市场出现的一个新词。在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”[2]。快速成形技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体，可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样，那就是“分层制造，逐层叠加”[3]，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台“立体打印机”，因此得名。
3D打印机根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。
每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程就像一个“积分”的过程。
整个过程是在电脑的控制下，由3D打印系统自动完成的。不同公司3D打印使用的成形材料不同，系统的工作原理也有所区别，但其基本原理都是一样的，那就是“分层制造、逐层叠加”。这种工艺可以形象地叫做“增长法”。
光固化成型法(SLA)是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
选择性激光烧结技术(SLS)是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层，层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。
整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。
与其它3D打印机技术相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS的应用广泛。
熔积成型(FDM)法，该使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃)，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。
该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
分层实体制造法(LOM)，又称层叠法成形，它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，其成形原理如图所示，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。 LOM技术的优点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。
3.3D打印技术的市场应用及发展方向
建筑模型的传统制作方式，渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4]，3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。
玩具制作等传统的模具制造领域[5]，往往模具生产时间长，成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。
在医学领域的应用近几年来，人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用3D打印技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值，近年来许多医院推出3D打印胎儿服务。
在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用3D打印技术，根据CAD模型，由3D打印设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。
3.5 家电和食品领域
3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。美的、华宝、小天鹅、海尔等都先后采用3D打印技术来开发新产品，收到了很好的效果。
3D打印在食品领域也有成功的应用。做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。
3D打印是产业界自主创新的过程，政府主要负责引导方向，要让民营企业有充分的自主发展空间，同时对一些敏感行业或者产品要加强监管。3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命的到来的标志[6]。在这种势头下，传统的制造业将逐渐失去竞争力。
[2]丁军涛.快速成形技术在企业实际生产中的应用[J].陕西：科技探索，2012(8).
[4]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].北京：微型计算机，2008(6)：106-109.
[5]乔益民，王家民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].重庆：包装工程，2012(11)：68-72.
[6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海：创意产业，2013(2).
