儘管具有未來科幻的名稱，但3D列印是一個非常簡單的現象：將數字檔案轉換為物理產品，但是似乎3D列印至今沒有大規模流行起來，這是因為3D列印不能夠滿足使用規模化生產的需求，應用範圍有限。

與傳統的印表機幾乎沒有相似之處，傳統的印表機只能以無聊的、舊的二維方式進行列印。顧名思義，3D印表機可以使用多種材料構建三維物體。

什麼是3D列印？3D列印是將3D設計變成真實物件的過程。首先，使用軟體將3D設計分層，然後在3D印表機上逐層列印設計。因為每個物件都是唯一構建的，所以如果要製作獨特的和自定義的專案或少量物件，則3D列印非常有用。最基本的3D列印是一種製造過程，其中逐層放置材料以形成三維物體。

3D列印如何工作？就像傳統印表機一樣，每個3D列印都以數字3D設計檔案（如藍圖）開始，用於物理物件。在沒有設計檔案的情況下進行列印就像在沒有文字檔案的情況下在紙張上列印文件一樣。將該設計檔案切成薄層，然後將其傳送到3D印表機。從這裡開始，列印過程隨技術的變化而變化，從熔化塑膠並將其放到列印平臺上的臺式印表機，到使用鐳射在高溫下選擇性熔化金屬粉末的大型工業機器開始。根據尺寸的不同，列印過程可能需要數小時才能完成，並且通常會對列印的物件進行後處理以達到所需的效果。

根據技術的不同，3D印表機可以使用多種材料，包括但不限於金屬（不鏽鋼、焊料、鋁和鈦）。塑膠和聚合物（包括將塑膠與金屬，木材和其他材料結合在一起的複合材料）、陶瓷、石膏、玻璃、甚至是乳酪、糖衣和巧克力等食品！

3D列印的技術術語是“增材製造”，是指基於數字模型在分層沉積材料中建立物理物件。但是增材製造太過專業，公眾幾乎只使用術語3D列印。3D列印是一項非常有創意和有用的技術。它具有創造幾乎您想要的任何東西的潛力，使其在工程和醫學領域取得了非常好的進展。

每個人都在詢問3D列印的未來，但是要看到未來，您必須瞭解過去……”

需要知道的是3D列印不是一個新生事物，並不是一項新技術。真實的情況是從上個世紀80年代就已經有了3D列印的相關概念。以下是從1980年至今的3D打印發展時間表。讓我們仔細看看3D列印的歷史以及它是如何產生的。

1981–1984：3D列印早期思想的發展：3D列印的歷史始於1981年，日本的久田秀夫博士申請了快速原型裝置的專利，他是有史以來第一位申請專利的人，該專利描述了鐳射束樹脂固化系統。但是不幸的是，由於資金問題，他無法在一年的專利提交截止日期之前完成該過程，專利申請沒有透過（讓我們看一下這個倒黴的人）。

儘管如此，“快速原型裝置”的想法仍在不斷髮展，影響該想法的下一個接棒人是由讓·克洛德·安德烈、艾倫·梅奧特和奧利維爾·德·威特的法國工程師團隊。這三人於1984年申請了專利，但由於沒有適當的資金，他們被迫放棄了該專案。（錢不是萬能的，沒錢是萬萬不能的）

1984–1988年：光刻技術的發明：1984年是3D列印的幸運年。查爾斯·查克·赫爾在一家傢俱製造商工作，長期以來一直對製作小型定製零件感到沮喪。因此，他建議將公司的紫外線燈用於另一用途：逐層固化光敏樹脂，最終制成零件。幸運的是，赫爾得到了自己的小型實驗室來從事這一想法。在法國團隊（那三個火槍手）申請專利後僅三個星期，赫爾就申請了他的專利，稱其為立體光刻技術（SLA）。該專利於1986年釋出，同年查爾斯在加利福尼亞州巴倫西亞成立了自己的公司：3D Systems。他們於1988年釋出了他們的第一個商業產品SLA-1。

1988–1999：創新時代：赫爾的立體光刻專利標誌著3D列印行業的開始，除了SLA之外，還有更多的3D列印技術。

SLS（選擇性鐳射燒結），1988年，即SLA-1推出的同一年，德克薩斯大學的本科生卡爾·羅伯特·德卡德發明的另一種3D列印技術。

FDM（熔融沉積建模），在SLS專利正在等待批准的同時，另一項關於增材製造技術的專利已提交給美國政府。這次是用於熔融沉積建模（FDM）。有趣的是，儘管現在FDM是這三種技術中最簡單，最常見的一種，但它實際上是在SLA和SLS之後發明的。FDM的專利是由斯科特·斯特蘭普提交的，斯科特是Stratasys的聯合創始人，這家位於明尼蘇達州的公司成立於1989年，是高精度3D印表機的市場領導者之一。

1999–2010：3D列印的青少年曆史。第一個3D列印的器官被植入人體。維克森林再生醫學研究所的科學家們透過3D列印實現人工膀胱的合成支架然後用患者自身的細胞覆蓋它們，透過將新產生的組織植入患者體內，因為它們是由自己的細胞製成的，因此免疫系統幾乎沒有機會排斥它們，即使在今天，聽起來也有些牽強，但它確實發生了，更大更好的事情繼續發生。從醫學上講，這是3D列印歷史上的重要十年。

在這十年中，醫學界並不是3D列印創新的唯一受益者，開源運動也參與了這項技術。2005年，阿德里安·鮑耶博士的RepRap專案發起了一項開放原始碼計劃，以建立3D印表機，該印表機基本上可以自行構建-或至少列印其自身的大部分零件，世界各地的人們都有能力創造自己可以夢想的東西。

2011年至今：3D列印的成熟歷史。2013年，美國總統巴拉克·奧巴馬在國情諮文中把3D列印技術視為未來的主要問題，這使得3D列印技術成為當時的熱門話題。從小的醫療器件，大到建築物、甚至是汽車整車，製造商越來越多地將3D列印作為一種生產技術，尤其是在小批次生產中。列印速度和最終列印質量的提高也使3D印表機對商業應用更加有用。

3D列印的未來前景如何？在過去的幾年中，我們看到了3D列印機種類和用途的爆炸式增長。它類似於1980年前後的個人計算。儘管很容易看到3D列印領域將進入的某些領域，但其他領域卻超出了我們的預測能力，將開始看到結合多種材料和複合材料以及可列印電子產品的更復雜的作品。此外，3D列印正在太空中站穩腳跟。NASA正在國際空間站上試驗3D印表機。最終，可以使用3D印表機在火星和其他世界上建立棲息地。為了使阿波羅13號宇航員免於死於一氧化碳窒息，美國宇航局實際上必須找到一種方法將方釘固定在圓孔中。如果板上有3D印表機，他們可能已經能夠透過設計和列印聯結器輕鬆解決此問題。

有一點可以肯定：3D列印將繼續存在，並且其應用將繼續增長。在許多領域，包括一般製造業，醫療，藝術等領域，它被視為一種革命性技術。毫無疑問，今天您的房屋中有一些物體是透過3D列印方法生產的，它們也可能在您的醫療未來中發揮作用。隨著時間的流逝，這些過程將繼續擴大它們的可能性和影響力（希望以一種好的方式），影響我們許多日常生活經歷。

與幾乎所有其他技術一樣，3D列印技術的也存在缺點。

1.材料有限。雖然3D列印可以在多種塑膠和金屬中建立專案，但可用的原材料選擇並不詳盡。這是因為並非所有金屬或塑膠都可以進行足夠的溫度控制以允許3D列印。此外，這些可印刷材料中有許多不能回收利用，而且很少用於食品安全。

2.受限的構建大小。3D印表機目前具有較小的列印室，這會限制可列印部件的尺寸。較大的產品將需要單獨印刷並在生產後結合在一起。這可能會增加較大零件的成本和時間，因為在使用人工將零件連線在一起之前，印表機需要列印更多零件。

3.後處理。儘管大型零件需要後處理，但是如上所述，大多數3D列印零件仍需要某種形式的清理，以從構建體中移除支撐材料並平滑表面以達到所需的光潔度。所使用的後處理方法包括噴水、打磨、化學浸泡和沖洗、空氣或加熱乾燥、組裝等。所需的後處理量取決於多種因素，包括所生產零件的尺寸，預期的應用以及用於生產的3D列印技術的型別。因此，儘管3D列印允許快速生產零件，但後期處理會降低製造速度。

4.大批次。3D列印是靜態成本，不像注射成型等更傳統的技術，因為大批次生產可能更具成本效益。儘管3D列印的初始投資可能低於其他製造方法，但一旦擴大規模以大批次生產即可批次生產，則單位成本不會像注模那樣降低。

5.零件結構。使用3D列印（也稱為增材製造）時，零件是逐層生產的。儘管這些層粘附在一起，但這也意味著它們可以在某些應力或方向下分層。當使用熔融沉積建模（FDM）生產零件時，此問題尤為嚴重，而多噴和多噴零件也往往更脆。在某些情況下，最好使用注射成型法，因為它會產生不會分離和破裂的均勻零件。

6.減少製造業崗位。3D技術的另一個缺點是可能減少人工，因為大多數生產都是自動化的，並且由印表機完成。但是，許多第三世界國家依靠低技能的工作來維持其經濟執行，而這項技術可能會透過減少對國外生產的需求而使這些製造業工作處於危險之中。

7.設計錯誤。3D列印的另一個潛在問題與所使用的機器或過程的型別直接相關，其中某些印表機的公差較低，這意味著最終零件可能與原始設計有所不同。這可以在後期處理中解決，但必須考慮到這將進一步增加生產時間和成本。

3D列印技術即將成為工業4.0的一部分。但總的來說，我們必須接受這樣一個事實，它並不常用。因為現實是使用3D列印技術（增材製造）生產零件的過程緩慢，效率低下並且可能存在缺陷，因此生產廠商更多的依靠傳統制造來填補空白。現有技術表現更好的原因在於，好的製造需要儘可能簡化流程，這意味著出現問題的機率較小，並且必須花更少的精力來避免潛在的錯誤。

3D列印產生的效果不佳，因為它的效果恰好相反，將製造過程分解成非常小的碎片，因此具有更大的靈活性。這個想法對於理解技術至關重要，但是人們往往會錯過它，因為“3D列印有可能出錯，直接導致會產生劣質零件”，公平地說，這是一個令人誤解的陳述，3D列印卓越之處在於傳統制造因某種原因而失敗，最常見的是零件太複雜而無法以其他任何方式製造。另一個是傳統上嘗試製造它的成本非常高，因此有必要解決質量問題。

同樣，3D列印對其可以做什麼和不能做什麼的約束要少得多，這可以潛在地顯著改善設計和材料選擇，從而使列印零件比未列印零件更具優勢。該原理的一個令人興奮的應用是晶格材料，該材料堅硬，輕便，吸收衝擊並具有容錯能力。

但是，如果要進行逐個比較，那麼3D列印可能不是一個更好的選擇。在一個公平的競爭環境中，它永遠不會達到或超過傳統制造業，因為這不是它的設計目的。不幸的是，這正是許多人想要的技術，因此人們期望3D列印將以與該技術的基本運作方式相反的方式“改進”。簡而言之，人們只是不瞭解它是如何工作的。

理想是豐滿的，現實是骨感的，好的技術比比皆是，但是否可以大規模推廣又是另一個問題。3D列印描繪的藍圖很美好，確實在一些領域得到了應用，作為小眾的創新應用技術還是有著它的生存空間，技術本身是沒有問題的，關鍵是看需要把它應用到什麼領域，總不能把手術刀用到剁豬肉上吧？

之前3D列印在創新路上遇到了瓶頸，因為3D印表機的成本太昂貴，材料、機器裝置等的價格都沒有降下來，要普及到每一個幾乎是不可能的，但隨著現在市場的發展，3D列印的應用已經越發廣泛，更深入的進入一些比較核心的製造業，雖然材料的突破還沒有太過讓人振奮的訊息，但是印表機價格的降低，基礎成本的降低，學校等教育部門、機構的大量的引入，國內已經形成創客新趨勢了，這個新技術還是相對比較樂觀的。