3D打印發展概況
1、3D打印的起源
過去三百年來，在歐美等國發生了兩次工業革命，促進了資本主義的發展和工業生產技術的革新。出於科學研究和產品設計的需要，一種名為“3D打印”的快速成型技術也在18到19世紀已經開始萌芽，威廉姆光刻實驗室也就在這段時期開展了商業探索。遺憾的是，由於受到技術的限制，這種設想在當時並沒有獲得突破性的進展。到了20世紀80年代，3D打印技術才在商業領域獲得真正意義的發展，湧現了幾次3D打印技術浪潮。2007年，開源的桌面級3D打印設備發佈，開始醞釀了新一輪的3D打印浪潮。2012年4月，英國著名經濟學雜志《經濟學家》將“第三次工業革命”作為封面文章（圖2-1），掀起了新一輪3D打印浪潮。
從3D打印技術的發展路程來看，Blanther（1892）首次提出用層疊成型法來制作地形圖的構想，Perera（1940）也提出了可以沿等高線輪廓切割硬紙闆然後層疊成型制作三維地形圖的方法。Matsubara（1972）基於紙闆層疊技術率先提出了一種新的成型方法，即嘗試使用光固化材料、光敏聚合樹脂塗於耐火顆粒，然後這些顆粒將被填充到疊層，加熱後會生成與疊層對應的闆層，光線有選擇地投射到該闆層上將指定部分硬化，未掃描部分將會使用化學溶劑溶解掉，這樣闆層將會不斷堆積直到最後形成一個立體模型，這樣的方法適用於制作傳統工藝難以加工的曲面。Swainson（1977）提出可以通過激光選擇性照射光敏聚合物的方法直接制造立體模型，與此同時Battelle實驗室的Schwerzel也開展了類似研究工作。日本學者Nakagawa（1979）開始用薄膜技術制作出落料模、註塑模和成型模等實用工具。Hideo Kodama（1981）首次提出了一套功能感光聚合物快速成型系統的設計方案。Charles W.Hull（1982）試圖將光學技術應用於快速成型領域，並於1986年成立了3D Systems公司，研發了後來成為CAD/CAM系統接口文件格式工業標準的STL文件格式，1988年推出了世界上第一台基於SLA技術的商用3D打印機SLA-250（如圖2-2所示）——體積非常大的“立體平闆印刷機”。盡管SLA-250身形巨大且價格昂貴，但他的面世標志著3D打印商業化的起步。Scott Crump（1988）發明了另一種3D打印技術即熔融沉積快速成型技術（Fused Deposition Modeling，FDM），Stratasys公司成立。。
C.R.Dechard（1989）在德克薩斯大學奧斯汀分校發明了選擇性激光燒結工藝（Selective Laser Sintering，SLS），該技術得到廣泛應用並支持尼龍、蠟、陶瓷，甚至金屬等多種材料成型，從而使3D打印生產走向多元化。1992年，Stratasys公司推出了第一台基於FDM技術的3D打印機——“3D造型者（3D Modeler）”，這標志FDM技術進入商用階段。MIT的Emanual Sachs（1993）發明了三維印刷技術（Three-Dimension Printing，3DP），3DP技術使用粘接劑把金屬、陶瓷等粉末粘合成型。
到了1995年，快速成型技術被列為我國未來十年十大模具工業發展方向之一，國内的自然科學學科發展戰略調研報告也將快速成型與制造技術、自由造型系統以及計算機集成系統研究列為重點研究領域之一。1996年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation各自推出了新一代的快速成型設備Actua 2100、Genisys和Z402，此後快速成型技術便有了更加通俗的稱謂——“3D打印”。1999年，3D Systems推出了售價80萬美元的SLA 7000。2002年，Stratasys公司推出Dimension系列桌面級3D打印機（如圖2-3所示），Dimension系列價格相對低廉，主要也是基於FDM技術以ABS塑料作為成型材料。
2005年，Z Corporation公司推出世界上第一台高精度彩色3D打印機Spectrum Z510，讓3D打印走進了彩色時代。2007年，3D打印服務創業公司Shapeways正式成立，Shapeways公司建立起了一個規模龐大的3D打印設計在線交易平台，為用戶提供個性化的3D打印服務，深化了社會化制造模式（Social Manufacturing）。2008年，第一款開源的桌面級3D打印機RepRap發佈，RepRap是開源3D打印機研究項，由英國巴恩大學Adrian Bowyer團隊在2005年立項，得益於開源硬件的進步與歐美實驗室團隊的無私貢獻，桌面級的開源3D打印機為新一輪的3D打印浪潮翻起了暗湧。2009年，Bre Pettis帶領團隊創立了著名的桌面級3D打印機公司——Makerbot（圖2-4所示），Makerbot的設備主要基於早期的RepRap開源項目，但對RepRap的機械結構進行了重新設計，發展至今已經歷幾代的升級，在成型精度、打印尺寸等指標上都有長足的進步。
Makerbot承接了RepRap項目的開源精神，其早期的產品同樣是以開源的方式發佈，在互聯網上能非常方便地找到Makerbot早期項目所有的工程材料，Makerbot也出售設備的組裝套件，此後國内的廠商便以這些材料為基礎也開始了仿造工作，國内的桌面級3D打印機市場也由此打開。
2012年，英國《經濟學家》雜志將“第三次工業革命”作為封面文章，全面地掀起了新一輪的3D打印浪潮。2012年9月，3D打印的兩個領先企業Stratasys和以色列的Objet宣佈進行合並，交易額為14億美元，合並後的公司名仍為Stratasys，進一步確立了Stratasys在高速發展的3D打印及數字制造業中的領導地位。2012年10月，麻省理工大學的Media Lab團隊成立Formlabs公司並發佈了世界上第一台廉價的高精度SLA消費級桌面3D打印機Fom1（圖2-5）而引起了業界的重視，此後在著名衆籌網站Kickstarter上發佈的3D打印項目呈現百花齊放的盛況，國内的生產商也開始了基於SLA技術的桌面級3D打印機研發。
同期，中國3D打印技術產業聯盟正式宣告成立，其由亞洲制造業協會聯合清華大學、北京航空航天大學和華中科技大學等權威科研機構以及3D行業領先企業共同發起。國内關於3D打印的門戶網站、論壇、博客如雨後春筍般湧現，各大報刊、網媒、電台、電視台也争相報道關於3D打印的新聞。2013年12月8日，在南京也成立了由80家高校、院所、企業參加的“3D打印產業技術聯盟”，西安交通大學的盧秉恒院士擔任理事長，西北工業大學的黃衛東教授等擔任副理事長。
2013年，3D打印位列《環球科學》即《科學美國人》中文版評選的“2012年最值得銘記、對人類社會產生影響最為深遠的十大新聞”中位列第九。
2、3D打印行業發展
3D打印技術在藝術設計、航空航天、地理信息、消費電子產品、軍工、醫療和消費電子產品等多個領域都得到了應用。美國的技術咨詢服務協會Wohlers專門從事增材制造技術，根據其公佈的2011年度報告，2010年3D打印技術行業的銷售額是13.25億美元，市場的年均複合增長率達到24.1%，該公司預計至2020年，增材制造市場可能達到52億美元。與此不同的是，全球工業分析公司（G I A）給除了保守的預測，認為2018年該市場將達到30億美元的規模。在Wohlers的“2011年度報告”分析了各行業增材制造技術的應用，消費品/電子占20.62%，汽車占17.92%，醫療/牙科占15.92%，工業/商用機器占12.91%，航空航天占9.91%，科研占7.91%，政府/軍事占6.31%，建築/地理占4.00%，增材制造技術主要應用功能是功能模型、直接數字/快速制造、裝配模型、快速模型原型、直接教具、金屬鑄造模型、展示模型、科研教育和工模具模型，分別占19%、15%、13%、12%、12%、9%、8%、6%和3%，在美、日、德、中等國成為3D打印設備的主要設備擁有國，分別占41%、10%、9%和6%。
3、3D打印核心企業
對於3D打印機行業，從全球來看，在市場中占據絕大多數份額的是美國的兩家公司分別是3D Systems和Stratasys。此外，在此領域具有較強技術實力和特色的企業/研發團隊還有美國的Fab@Home和Shapeways、英國的Reprap等。3D Systems是世界上第一家生產3D打印設備的公司，也是全世界最大的快速成型設備開發公司。2011年11月在3D Systems公司收購了Z Corporation公司（3D打印技術的最早發明者和最初專利擁有者）之後，3D Systems占據3D打印領域的龍頭位置。2010年Stratasys公司與傳統打印行業的巨頭惠普公司簽訂OEM合作協議，生產HP品牌的3D打印機。繼2011年5月收購Solidscape公司之後，2012年4月Stratasys又與以色列著名3D打印系統提供商Objet宣佈合並。當前，國際3D打印機制造業處於快速的整合和迅速的兼並過程中，呈現加速崛起行業巨頭的態勢。
主要企業/團隊 技術優勢和特色
3D Systems 1.具有全彩3D打印功能；2.具有尺寸較大的成型；3.達到600dpi 的分辨率高；4.較高的工藝方便性和經濟性；5. 熔融材料高分辨選擇性逐層噴射技術
Stratasys 1.逐層噴射，光敏固化技術；2.能夠建立光華表面、細小特徵和複雜形狀，精細度高；3.FDM（熔融沉積成型）技術；4.能夠噴射第二種材料為所需形狀建立支撐
Fab@Home 1.開源的建議3D打印設計方案；2.低價家用3D打印機
Shapeways 1.在線DIY設計打印服務；2.多種材質打印如孰料、陶瓷
Reprap 1.開源的軟硬件技術資料；2.可自身複制的3D打印機
4、3D打印學術發展
國外有關RP研究的學術會議和專業刊物都己出現。1991年，Dagton大學主辦的Int.Conf.on Rapid Prototyping，這是最早的3D打印學術會議。1996年，美國SME協會的RPA分會主辦的Int.Conf.on Rapid Prototyping and Manufacturing會議則側重於快速成型技術的應用，同時進行商業展覽，參加會議人數達610人。歐洲和日本也相應舉辦了RPM年會。RPM技術己成為許多國際會議的熱點主題。己創刊的RP專業雜志有美國CAD/CAM雜志的每月新聞通訊Rapid Prototyping Reports，美國MCB大學出版的1995年創刊的Rapid Prototyping Journal和美國RPA協會季刊Rapid Prototyping概括起來，這些會議和雜志涉及新的RP方法和工藝、新材料開發、快速模具制造、制件精度、軟件及新應用等。
本文摘自《3生萬物》
3D打印是什麼？在《西遊記》中有個故事，唐僧師徒來到車遲國，與鹿力大仙賭“隔闆猜枚”。孫悟空鑽將進去，見一個紅漆丹盤，内放一套宮衣，乃是山河社稷襖，乾坤地理裙。用手拿起來，抖亂了，咬破舌尖上，一口血哨噴將去，叫聲“變”！即變作一件“破爛流丢一口鐘”。 “一件宮衣”突然間沒了，出現了一件叫做 “一口鐘”的破舊衣服，這是一個看起來不可能的神話故事，但是現代的3D打印技術卻可以完成這項不可能完成的任務，用特定材料“無中生有”地“打印”出你所需要的東西，包括“破爛流丢一口鐘”。
2014年6月3日，習近平總書記在2014年國際工程科技大會上的主旨演講中指出，“一項工程科技創新，可以催生一個產業，可以影響乃至改變世界。”“3D打印技術”正是這樣一項工程科技創新。2012年，英國《經濟學家》雜志將“第三次工業革命”作為封面文章，全面地掀起了新一輪的3D打印浪潮。對於傳統工業來說3D打印是一次革命，在這次新的革命中，每個國家、每個人都面臨挑戰和機遇，以及無限的發展可能、財富機遇。您可知曉？