3D 打印技术是在计算机的精确控制下，一层一层地往上增加材料，最终制造一个零件。

首先通过计算机把这个零件微分，先把它分解成厚度是δ 无限小的接近无穷多的片层，把三维的问题变成二维的，不管零件有多复杂，不管什么三维形状，切片成二维图形，一层层往上生长，每一层的厚度非常小，这就是增材。

制造技术是一个大的谱系，增材制造是其中一个分支。铸、锻、焊、热处理等成型制造是控制材料的结构，车铣刨磨钻这些去除材料的方法更多是精确控制零件的形状，增材制造是制造体系中的一种成型技术，对传统成型技术不是颠覆，但是是一种变革。

金属3D 打印未来的发展方向是产品设计、材料制备和构件制造的一体化。金属3D 打印的优势除了设计自由、生产周期短、成本低、满足个性化小批量生产以外，还将带来两大变革：一是对构件材料技术产生变革性影响：实现高性能新材料的数字制造；二是对装备制造技术产生变革性的影响：实现超大超复杂结构的数字制造。

中国是最拥抱3D 打印技术的国家之一。在新一轮工业化浪潮中，美国、英国、中国都将3D 打印技术视为制造业创新的一项关键技术。

3D 打印市场规模不断超预期。过去27 年，全球3D 打印产业复合增速超过27%，2015年市场规模达到了51.65 亿美元。国内3D 打印市场过去四年连续翻倍增长，2015 年中国市场规模在78 亿人民币左右。更为重要的是，不论是全球还是中国，13-15 年3D 打印市场规模实际额都超过了2012 年3D 打印技术处于“炒作周期”顶峰时媒体预测的市场规模。3D 打印产业已经处于爆发期，而中国是增长最快的市场之一。

3D 打印主要应用于原型制造、模具验证和直接制造，直接制造为增材制造产业发展的主要战略方向，看好3D 打印在航空航天、重大装备大型锻件和国防军工领域的应用；同时，3D 打印再制造将是未来的蓝海市场。总体来说，金属3D 打印面临万亿规模的大市场。

航天航空领域是金属3D 打印增长最快的领域。3D 打印在飞机机翼机身、发动机零件、航空站零件补给、无人机系统中都有广发应用，根据我们测算，未来20 年3D 打印航空发动机零部件市场可达1.25 万亿；Wohlers 预测，按现在航空航天占3D 打印应用占比16%比例不变，2020 年3D 打印在航空航天业应用规模将达到 34 亿美元。

1、金属3D 打印是制造技术的重要一员

3D 打印又称“增材制造”技术，属于快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐局打印的方式来构造物体的技术。3D 打印技术先使用计算机软件设计三维模型，运用分层加工、迭加成形的原理，通过将粉末、液体片状等离散材料逐局堆积，堆成一个三维实体。

图表 1：3D 打印基本原理

制造方式发展经历了等材制造、建材制造、增材制造三个阶段。等材制造，是指通过铸、锻、焊等方式生产制造产品，材料重量基本不变，这已有3000 多年的历史。减材制造，是指在工业革命后，使用车、铣、刨、磨等设备对材料进行切削加工，以达到设计形状，这已有300 多年的历史。增材制造于1984 年开始在实验室研究，1986 年制出样机，距今刚好30 年时间。

3D 打印技术是在有了计算机以后出现的一种数字制造技术，在计算机的精确控制下，一层一层地往上增加材料，最终制造一个零件，首先通过计算机把这个零件微分，先把它分解成厚度是δ 无限小的接近无穷多的片层，把三维的问题变成二维的，不管零件有多复杂，不管什么三维形状，切片成二维图形，一层层往上生长，每一层的厚度非常小，这就是增材。

 图表 2：3D 打印基本流程

1.1、3D 打印常见的技术类别

3D 打印存在着许多不同的技术,它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。

图表 3：主流3D 打印技术分类及优缺点

3D 打印技术分类看似十分复杂，实则可以从四个维度去解析： 一是材料：非金属材料、生物组织、金属； 二是增材方式：

粘结：材料+粘结剂，比如撒一层石英砂，喷一点502 胶水，再撒一层石英砂，一层一层就可以做出一个砂型，这个砂型可以用于铸造金属零件。 ? 烧结：能量直接加热材料，材料烧软后互相粘在一起，一层层往上粘。 ? 熔化堆积：类似焊接，加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却

凝固后便接合。

光固化：液体一层层固化。

三是能量源：激光、电子束、紫外线等；

四是材料呈现方式：平铺在工作台中、从喷嘴中喷（挤）出。 四个维度的不同组合可以组成不同的3D 打印技术：

图表 4：主流3D 打印技术解析

常见的3D 打印技术包括: SLA(光固法)、LOM(叠层法)、SLS(选择性激光烧结)、FDM(熔融沉积快速成型)、和3DP(三维粉末粘接)。 ? 光固法SLA(Stereo Lithography Apparatus)

SLA 是最早应用的3D 打印技术，在1986 年由Charles W. Hull 发明，并获得美国专利。 SLA 主要使用液态光敏树脂为材料，如环氧树脂、乙烯酸树脂或丙烯酸树脂，它在一定波长和强度的紫外光照射下可固化。运用这个原理，SLA 通过紫外激光照射光敏树脂，发生聚合反应，逐层凝固成型，最终得到完整的立体模型。

图表 5：SLA 技术原理