近年来，3D打印的浪潮影响覆盖甚广，无论在报纸杂志、网络媒体还是电影、电视剧里都能看到3D打印的身影，无数关于3D打印的网站论坛也陆续出现，突然间3D打印聚焦了无数人的眼球，3D打印也成了科技同行茶余饭后爱讨论的话题。
据悉，全球第一台3D打印机出现在1986年。至此，3D打印技术不断在各个领域展现其神奇的魅力，正逐渐融入设计、研发以及制造的各个环节。3D打印技术已经在人体器官、医药、汽车、太空、艺术、食品、建筑等各领域扮演越来越重要的角色。
可以这么说，3D打印技术正推动生产方式的变革，优化传统加工制造方式，催生新的生产模式。3D打印技术势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。
以3D打印为代表的数字化制造技术，被《经济学人》杂志认为是引发第三次工业革命的关键因素，“其将改写制造业的生产方式，进而改变产业链的运作模式”。
3D打印技术是由数字模型直接驱动，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸和砂等可黏合材料，在3D打印机上按照程序计算的运行轨迹，“分层制造，逐层堆积叠加”来构造出与数据描述一致的物理实体的技术。利用3D打印技术，可以将虚拟的、数字的物品快速还原到实体世界，得到个性化的产品，尤其是形状复杂、结构精细的物体。
准确地讲，3D打印应称为快速成型技术（RapidPrototyping，RP）。然而，从用户的使用体验而言，快速成型技术设备与普通平面打印机极为相似，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等组成，打印成型过程也很类似。正是如此，快速成型技术才会被形象地称为3D打印。
3D打印与传统生产制造方式属于不同的技术范畴。传统的生产制造方式属于等材制造或减材制造技术范畴，而3D打印则属于增材制造技术范畴。
等材制造是指在制造过程中，基本上不改变材料的量，或者改变很少。典型的等材制造技术如铸造、焊接、锻压等制造技术。
减材制造是指对毛坯进行加工，去除多余的材料，由大变小，最终形成所需要形状的零件。
增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除——切削加工技术，增材制造是一种“自下而上”的制造方法。
传统制造方式属于减材制造或等材制造技术范畴,适合大批量、规格化生产,成本随量而变；而3D打印属于增材制造技术范畴,能实现“设计即生产”,且适合于小量生产,且成本均一,适合定制化。3D打印对原材料的损耗较小,还节省模具制造、锻压等工艺的时间成本和资金成本。与传统制造相比,3D打印技术既有优势也有劣势。
3D打印技术可将三维数据模型直接制造成实体零件,无须制造模具和试模等传统制造工艺中漫长的试制过程,大大缩短了生产周期,也节约了制模成本。
对于3D打印技术而言,制造形状复杂的物体仅是数据模型的不同,制造难易度与制造简单物体并无太大不同,也不会额外消耗更多的时间、材料等成本。而传统加工工艺,对一个复杂形状零件的制造是相当耗时费力的,有的甚至无法制造。
同一台3D打印设备按照不同的数据模型使用相同材料,即可实现多个形状不同的物体的制造。而传统制造设备功能较为单一,能够做出产品的形状种类有限,成本相对也较高。
对于3D打印技术,从理论上讲,只要计算机建模设计出的3D模型,3D打印机就可以打印出来。人们可以根据需要对模型进行任何个性化修改,实现复杂产品、个性化产品的生产。这一点在医学领域的应用显得尤为重要和适宜,个性化制造符合患者需求,对患者来讲意义重大，诸如假牙、人造骨骼和义肢等。
3D打印可以使部件一体化成型,不需要各个零件单独制造再组装,有效地压缩了生产流程,减少了劳动力的使用和对装配技术的依赖。传统生产中,产品生产是由流水线逐步生产组装的,部件越多,组装和运输所耗费的时间和成本也就越多。
传统制造受制于生产工具和制造工艺,并不能随心所欲地生产设想中的产品。3D打印技术突破了这些局限,可以轻松实现设计者的各种设计想法,大大拓宽了设计和制造空间。
3D打印是由计算机控制制造的全过程,降低了对操作人员技能的要求。不再依赖熟练工匠的技术能力来控制产品的精度、质量和生产速度,开辟了非技能制造的新商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。
3D打印制造的副产品较少。尤其在金属制造领域,传统金属加工浪费量惊人,而3D打印进行金属加工时浪费量很小,节能环保。
3D打印依托三维模型生产产品,在同一产品精度的控制方面也是从数据扩展至实体,因而可以精确地创建副本或优化原件。
传统制造在切割或模具成型的过程中,不能轻易地将不同原材料结合成一件产品。而3D打印技术却可将以前无法混合的原材料混合成新的材料,这些材料种类繁多,甚至可以被赋予不同的颜色,具有独特的属性或功能。
3D打印技术并非“无所不能”，还有许多技术困难没有得到完美解决。在产品精度、强度、硬度、实用性等方面还有很大的提升空间。现时技术条件下，3D打印技术仍存在一些缺陷或劣势。
3D打印技术的成型原理是“逐层制造，堆叠成型”，这使得其产品中普遍存在台阶效应。尽管不同方式的3D打印技术（如粉末激光烧结技术）已尽力降低台阶效应对产品表面质量图打印产品呈现的台阶效应的影响,但效果并不尽如人意。分层厚度虽然已被分解得非常薄（目前,层厚可做到14μm）,仍会形成“台阶”。尤其对于表面是圆弧形的产品来说,精度的偏差是不可避免的。此外,很多打印方式需要进行二次强化处理,如二次固化、打磨等。处理过程中对产品施加的压力或温度,都会造成产品的形变,进一步造成产品精度降低。
逐层堆叠成型方式,使得层与层之间的衔接无法与传统制造工艺整体成型产品的性能相匹敌,在一定的外力作用下,打印的产品很容易解体,尤其是层与层之间的衔接处。现阶段的3D打印技术,由于成型材料的限制,其制造的产品在诸如硬度、强度、柔韧性和机械加工性等性能和实用性方面,与传统制造加工的产品还有一定的差距。这一点在民用领域的3D打印机上体现得较为明显,大多只用于产品原型或验证设计模型来使用,作为功能部件使用略显勉强。而在工业领域的3D打印机,由于在精度、表面质量和工艺细节上有很大提升,在航空航天、医疗、军事等领域有较多的功能性应用。
目前可供3D打印机使用的材料,虽然种类在不断地扩大,但相对于应用需求来讲还是太少。此外,由于3D打印加工成型方式的特殊性,很多材料在使用前需要经过处理制成专用材料（如金属粉末、塑料线材）,这使得打印成型的产品在质量上与传统加工产品有一定的差距,影响功能性应用。另外一些快速成型方式制成的产品表面质量较差,需要经过二次加工处理才能应用。对于具有复杂表面的3D打印产品,支撑材料难以去除,也对产品质量和应用构成影响。
目前高精度的3D打印机价格高昂,成型材料和支撑材料等耗材的价格也不菲。这使得在不考虑时间成本时,3D打印对传统加工的优势荡然无存。另外,如果打印成品的表面质量不高,后处理成为必要环节时,人力和时间成本也随之上升。
3D打印技术是“增材制造”的主要实现形式。它有很多种成型工艺，有些成型工艺看似没有明显的材料叠加过程，但无论哪种工艺，实际上都是“分层制造，逐层叠加”，即逐（薄）层打印，逐（薄）层叠加的方法来实现的。如图，从数模到实物的桌面3D打印系统。
将三维数据模型转换成3D打印系统可以识别的文件，并进行数据分析，将模型进行切片处理，得到适应打印系统的小象分层截面信息。
3D打印设备按照数据信息每次制作一层具有一定微小厚度和特定形状的截面，并逐层粘结，层层叠加，最终得到小象模型。整个制造过程在计算机的控制之下，由3D打印系统自动完成
3D打印制造过程的开始和普通打印机一样，也需要一个打印源文件，有了这个数字模型文件，才能进行下一步的工作。3D打印的数据模型源文件一般都是由3D制图或建模软件绘制，属于软件生成的矢量模型。
通过实体建模，将我们对产品的创意落实成为第三人或机器可以理解的形式，是将创意转化为实物的第一步。三维模型设计好后，还要进行分析检查，看模型是否适合进行“打印”，需不需要进行表面平滑处理和瑕疵修正等。
3D模型必须经由两个软件的处理才能完成“打印程序”：切片与传送。切片软件会将模型细分成Cura切片软件可以打印的薄度，然后计算其打印路径，也就是得到分层截面信息，从而指导成型设备逐层制造。
切片处理后，设计模型文件将转换为STL格式文件。STL文件格式是设计软件和成型系统之间协作的标准文件格式，它的作用是将设计的复杂细节转换为直观的数字形式。STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面，三角面越小其生成的表面分辨率越高，STL文件的每个虚拟切片都反映着最终打印物体的一个横截面。
STL文件准备就绪，连接CAD和CAM的桥梁就已基本完成。成型设备的客户端软件读取STL文件，将这些数据传送至硬件，并提供控制其他功能的控制界面。硬件读取STL文件，即读取数字网格“切”成虚拟的薄层，这些薄层对应着即将实际“打印”的实体薄层。
通常，切片、传送等功能多合一，即切片引擎功能一体化，似乎会成为3D打印设备前端软件不可避免的趋势。目前常用的切片软件有Slic3r、Skeinforge、KISSlicer、Custom Open、Cura、magics等等。
收到控制命令后，物理打印过程就可以开始了。打印设备全程自动运行，根据不同的成型原理，在“打印”进行并持续的过程中，会得到一层层的截面实体并逐层粘结，直至整个实体制造完毕。
由于成型原理不同，经打印成型的实体有时还需要进一步的后处理，如去除支撑、打磨、组装、拼接、上色喷漆甚至二次固化等等，以提高制品的质量。后处理之后，就可以得到原本的创意产品。
3D打印技术在工业制造领域的应用不言而喻,其在产品概念设计、原型制作、产品评审和功能验证等方面有着明显的应用优势。运用3D打印技术能够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物样件。对于制造单件、小批量金属零件或某些特殊复杂的零件来说,其开发周期短、成本低的优势尤为突出,使得企业在竞争激烈的市场中占有先机。
如图所示是福特汽车公司为福特汽车爱好者提供的3D打印福特汽车模型,并提供了打印数据供下载。3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念化产品已问世,3D打印的家用器具模型也被用于企业的宣传和营销活动中。
3D打印技术在医疗领域发展迅速,市场份额不断提升。3D打印技术为患者提供了个性化治疗的条件,可以根据患者的个人需求定制模型假体,例如假牙、义肢等等,甚至人造骨骼也已成为现实。据英国媒体报道，天生右臂缺失的9岁男孩JoshCathcart在医院装上了3D打印机械手，通过简单的手势，机械手能够实现不同持握动作，他可以像其他孩子一样生活玩乐了。
此外，通过3D打印技术可以得到病人的软、硬组织模型，为医生提供准确的病理模型，帮助医生更好地了解病情，合理制定手术规划和方案设计。另外，研究人员正在研究将生物3D打印应用于组织工程和生物制造，期望通过3D打印机打印出与患者自身需要完全一样的组织工程支架，在接受组织液后，可以成活，形成有功能的活体组织，为患者进行移植、代替损坏的脏器带来了希望，为解决器官移植的来源问题提供了可能。
尽管生物3D打印有如此诱人的应用前景，但也会涉及伦理和社会问题，这些都需要制定法律来加以限制。当然，这还只是一种设想，要想变为现实，还需要做很多的科研工作。
在航空航天领域会涉及很多形状复杂、尺寸精细、性能特殊的零部件、机构的制造。3D打印技术可以直接制造这些零部件，并制造一些传统工艺难以制造的零件。据媒体报道，一些战斗机、航母、商飞的民用飞机甚至美国国家航空航天局的航天器也正在使用3D打印技术。
英国航空发动机制造厂商——罗尔斯•罗伊斯公司利用3D打印技术，以钛合金为原材料，打印出了首个最大的民用航空发动机组件，即瑞达XWB-97发动机（如图所示）的前轴承，是一个类似于拖拉机轮胎大小的组件。
全球四大航空发动机厂商陆续宣布将在不同领域使用3D打印技术，美国联合技术公司（United Technologies Corporation， UTC)下属的普惠飞机发动机公司宣布将使用3D打印技术制造喷射发动机的内压缩叶片，并在康涅狄格大学成立增材制造中心。霍尼韦尔则在其后宣布将使用3D打印技术构建热交换器和金属骨架。对于增材制造技术应用于航空发动机的研发，同为航空发动机四巨头的通用电气（GE）航空、劳斯莱斯则比普惠、霍尼韦尔两家公司早10年。
3D打印独特的技术优势使得它成为了那些形状结构复杂、材料特殊的艺术表达很好的载体。不仅是模型艺术品，甚至是电影道具、角色等，如洛杉矶特效公司 Legacy Effects运用3D打印技术为电影《阿凡达》塑造了部分角色和道具（如图所示），而3D打印的小提琴则接近了手工艺的水平。
对于很多基于模型的创意DIY手办、鞋类、服饰、珠宝和玩具等等，3D打印技术也是手到擒来，可以很好的展示你的创意。
设计师可以利用3D打印技术快速地将自己所设计的产品变成实物，方便快捷的将产品模型提供给客户和设计团队观看，提供及时沟通、交流和改进的可能，在相同的时间内缩短了产品从设计到市场销售的时间，以达到全面把控设计顺利进行的目的。快速成型使更多的人有机会展示丰富的创造力，使艺术家们可以在最短的时间内释放出崭新的创作灵感。
设计建筑物或者进行建筑效果展示时，常会制作建筑模型。传统建筑模型采用外包加工手工制作而成，手工制作工艺复杂，耗时较长，人工费用过高，而且也只能作简单的外观展示，无法还原设计师的设计理念，更无法进行物理测试。
3D打印可以方便、快速、精确的制作建筑模型，展示各式复杂结构和曲面，百分百还原设计师创意，并可用于外观展示及风洞测试，还可在建筑工程及施工模拟（AEC）中应用。有的巨型3D打印设备甚至可以直接打印建筑物本身。
3D打印技术在教育领域也可以大有作为，可以为教学提供模型用于验证科学假设，可以覆盖不同的学科实验和教学。在一些中学、普通高校和军事院校，3D打印技术已经被用于教学和科研。
3D打印技术可以使人们在提供模型数据的条件下，打印属于自己的个性化产品。可以在基于网络数据下载条件下提供个性化打印定制服务。当然，这也会涉及一些诸如知识产权等的法律问题，有待完善。
以上虽然罗列了3D打印技术应用的诸多方面，但是目前还是由许多困难没有得到完美解决，限制了它的普及和推广。未来随着3D打印材料的开发，工艺方法的改进，智能制造技术的发展，新的信息技术、控制技术和材料技术的不断更新，3D打印技术也必将迎来自身的技术跃进，其应用领域也将不断扩大和深入。
3D打印技术起源于19世纪末美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，到20世纪80年代后期已初具雏形，其学名为“快速成型”，并且在这个时期得到推广和发展。
美国科学家Charles·W·Hull（如右图所示），首次在他的博士论文中提出用激光照射液态光敏树脂，固化分层制作三维物体的快速成型概念，他将这项技术命名为立体光敏成型技术（SLA），并申请了专利。同年，Hull成立了3DSystems公司，开发了第一个商用3D打印机，它被称为立体光敏成型设备。
3DSystems公司推出了面向公众的第一款商业化快速成型机SLA250，它以液态树脂选择性固化的方式成型零件，开创了快速成型技术的新纪元。经过20多年的发展，SLA已经成为当今研究发展最成熟、应用最广泛的3D打印典型技术，在全世界安装的快速成型机中光固化成型系统约占60%。
美国Scott Crump发明了熔融沉积成型技术（FDM），成立了著名的Stratasys公司。
美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C·R·Dechard研制成功选择性激光烧结技术SLS，稍后组建了DTM公司。SLS使用的材料最广泛，理论上讲几乎所有的粉末材料都可以打印，如陶瓷、蜡、尼龙，甚至是金属。
Stratasys公司在成立3年后，推出了第一台基于FDM技术的3D工业级打印机。同年，DTM公司推出首台选择性激光烧结（SLS）打印机。
美国麻省理工学院MIT的Emanual Sachs教授发明了三维打印技术（Three-DimensionPrinting，3DP），是类似于已在二维打印机中运用的喷墨打印技术。
Z Corporation获得MIT的许可，并开始开发基于3DP技术的打印机。需要注意的是：MIT发明的三维打印技术（Three-Dimension Printing，3DP）只是“3D打印”众多成型技术中的一种而已。我们通常所说的“3D打印”并非特指MIT的这项3DP技术
3D Systems、Stratasys、Z Corporation（以下简称ZCorp）各自推出了新一代的快速成型设备，此后快速成型便有了更加通俗的称呼──“3D打印”。
Objet更新SLA技术，使用紫外线光感和液滴喷射综合技术，大幅提高制造精度。
ZCorp公司推出世界上第一台高精度彩色3D打印机Spectrum Z510，让3D打印从此变得绚丽多彩。
3D打印服务创业公司Shapeways正式成立，Shapeways公司提供给用户一个个性化产品定制的网络平台。
第一款开源的桌面级3D打印机RepRap发布，其目的是开发一种能自我复制的3D打印机，该项目的目标是使工业生产变得大众化，全球各地的每个人都能以低成本打印RepRap的组装件，然后用打印机制造出日常用品。桌面级的开源3D打印机为轰轰烈烈的3D打印普及浪潮揭开了序幕。值得一提的是，RepRap打印机创始人Adrian Bowyer之前的研究领域是3D数字化几何建模。
Objet Geometries公司推出其革命性的Connex500TM快速成型系统，它是有史以来第一台能够同时使用几种不同的打印原料的3D打印机。
Bre Pettis带领团队创立了著名的桌面级3D打印机公司——MakerBot，MakerBot打印机源自RepRap开源项目。MakerBot出售DIY套件，购买者可自行组装3D打印机。国内的创客开始了仿造工作，个人3D打印机产品市场由此蓬勃兴起。
Organovo公司，一个注重生物打印技术的再生医学研究公司，公开第一个利用生物打印技术打印完整血管的数据资源。
英国南安普顿大学的工程师们设计和试驾了全球首架3D打印的飞机。这架无人飞机的建造用时7天，费用为5000英镑。3D打印技术使得飞机能够采用椭圆形机翼，有助于提高空气动力效率；若采用普通技术制造此类机翼，通常成本较高。
Kor Ecologic推出全球第一辆3D打印的汽车Urbee。它是史上第一辆用巨型3D打印机打印出整个身躯的汽车，所有外部组件也由3D打印制作完成。
维也纳大学的研究人员宣布利用双光子光刻（two photon lithography）突破了3D打印的最小极限，展示了一辆不到0.3mm的赛车模型。
比利时的鲁汉联合工程大学的一个研究组测试了一辆几乎完全由3D打印的小型赛车。车速达到了140km/h。
3D打印的两个领先企业Stratasys和以色列的Objet宣布进行合并，合并后的公司名仍为Stratasys，进一步确立了Stratasys在高速发展的3D打印及数字化制造业中的领导地位。
来自MIT的团队成立Formlabs公司，并发布了世界上第一台廉价且高精度的SLA个人3D打印机Form 1。国内的创客也由此开始研发基于SLA技术的个人3D打印机。
同期，中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立。国内各类媒体开始铺天盖地报道3D打印的新闻。
美国分布式防御组织发布全世界第一款完全通过3D打印制造出的塑料手枪（除了撞针采用金属），并成功试射。同年11月，美国Solid Concepts公司制造了全球第一款3D全金属手枪，采用33个174不锈钢部件和625个铬镍铁合金部件制成，并成功发射了50发子弹。
美国的两位创客（父子俩）开发出家用金属3D打印机和基于液体金属喷射打印（LMJP）工艺，价格低于10000美元。同年，美国的另外一个创客团队开发了一款名为小型金属制作者（Mini Metal Maker）的桌面级金属3D打印机，主要打印一些小型的金属制品，比如珠宝、金属链、装饰品、小型金属零件等，售价仅为1000美元。
美国国家航空航天局（NASA）测试3D打印的火箭部件，其可承受2万磅推力，并可耐6000华氏度的高温。
麦肯锡公司将3D打印列为12项颠覆性技术之一，并预测到2025年，3D打印对全球经济的价值贡献将为2000亿～6000亿美元。
美国南达科他州一家名为Flexible Robotic Environments（FRE）的公司公布了最新开发的全功能制造设备VDK6000，兼具金属3D打印（增材制造）、车床（减材制造，具有铣削、激光扫描、超声波检测、等离子焊接、研磨/抛光/钻孔及3D扫描功能。
国外一名年仅22岁的创客Yvode Haas推出了3DP工艺的桌面级3D打印机Plan B，技术细节完全开源，自己组装费用仅需1000欧元。