最近幾年經常聽到3D這個詞，比如3D電影、顯示、掃描、3D打印技術等。首先我們給3D打印技術做一個比較完整的定義，3D打印技術是在計算機中將物體的三維模型通過分層軟件分成若干層，通過3D打印設備在一個平面上按照分層圖形、將塑料、金屬甚至生物組織活性細胞等材料燒結或者黏和在一起，逐層累計疊加最終形成一個物體。

3D打印技術的特點：制作周期短、個性化制造、制作材料多樣、制作成本相對低、應用行業領域廣。

根據3D打印技術的特點以及所使用的材料，我們分為五大類，光敏固化成型、熔融沉積成型、選擇性激光燒結、分層實體制造和3D打印技術。

光固化以液態光敏樹脂為原材料，在計算機控制下對紫外激光對液態樹脂逐點掃描，產生光聚合反應，如此反復直至完成整個零件的固化成型。

分層實體制造：根據臨建分層幾何信息，切割箔材和紙張等，將所獲的層面粘接成三維實體。

選擇性激光燒結：采用激光有選擇的逐層燒結固定粉末，疊加生成預定形狀的三維實體零件的一種3D打印方法。

熔融沉積成型：將熱塑成性材料絲通過加熱器的擠壓頭熔化為液體，由計算機控制擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準確運動，以固定的速率進行熔體趁機。

下面重點講一下金屬3D打印技術。金屬3D打印技術是當今3D打印技術中最前沿最優潛力的技術，可以分為三種，選區激光熔化、激光近凈成形技術，電子束熔融（將激光變成高能電子束，EBM技術生產出的物件密度高、無空隙且非常堅固，制造出的零件質量更高，缺陷是高真空環境下使用，電子束槍使用起來很復雜）。

3D打印材料，現階段制約3D打印技術發展因素的主要有兩個，打印材料和設備。目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、光敏材料和陶瓷材料。它的形態一般是粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀。

工程塑料，強度、硬度、耐沖擊性、耐性、抗老化性均比較優秀。光敏樹脂由聚合物單體和預聚體組成的，在一定波長的紫外光照射下能立刻引起聚合反應完成固化。橡膠類材料，這種材料具備多種級別的彈性，它具有的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂程度和拉伸強度，使其非常適合于要求防滑或柔軟表面的應用。陶瓷材料，具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等優異特性，在航空航天、汽車、生物等行業有著廣泛的應用。金屬材料，3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、不銹鋼、鋁合金、高溫合金等，此外還有貴金屬打印材料。所有的材料當中鈦合金尤其受到重視，因為密度低、強度高、耐腐蝕、熔點高、是理想的航天航空材料，特別適合利用激光3D打印技術。不銹鋼是目前最便宜最廉價的3D打印材料，經常被用作首飾、功能構件等的3D打印。高溫合金因其強度高、化學性質穩定，不易成型加工和傳統加工工藝成本高等因素目前已經成為航空工業應用的主要3D打印材料。

金屬材料之所以打印難度很大，是因為金屬的熔點很高，涉及到金屬的固液相變、表面擴散以及熱傳導等多種物理過程，需要考慮的問題包括形成的晶體組織是否良好、雜質和空隙大小等，另外快速的加熱和冷卻還將引起試件內較大的殘余應力。

3D打印金屬粉末不同于傳統的粉末冶金需要的粉末特性，不僅要求粉末的純度高，氧含量低，而且粉末的球形度高，良好的流動性和鋪粉均勻性。

目前主要的制備方法是氣霧化法。如果粉末的粒徑越大，球化現象越嚴重；粒度越小，表面光度度更高，但會造成粉末團聚，流動性很差。所以3D打印必須是合適的粒徑范圍達到精度和流動性的統一。同樣的球形度越好，流動性越好，做出來的3D構件密度越高。

我國現在3D打印技術的材料大多是國外進口，這也造成了3D打印產品成本較高，影響了其產業化進程。所以未來的任務是制定系統的標準，二是增加相應的研發投入。

未來3D打印材料發展趨勢：

1.高性能的3D打印金屬材料將成為技術制高點。

2.3D打印將用于新材料研制。

3.3D打印用耗材生產通用化和專業化。

3D打印技術的應用：

1.醫療領域，現在可以用3D打印制造假牙、股骨頭、膝蓋等骨關節技術應用越來越成熟。

2.航空航天領域，現在國內的科學家在航天器中不斷的嘗試用3D打印技術，顯示了巨大的發展潛力，利用3D打印技術能減輕飛行器的重量同時能減少成本。

3.汽車行業的應用，通過3D打印的方法可以完成汽車零件的定型，再開模具，最后按照傳統方法批量生產，可以使汽車開發成本大大降低。