3D打印或增材制造是制造技术的总称，这些技术可以通过从基材中生长出来来生成零件。这与减材制造不同，例如CNC加工，其中散装材料通过切割或成型还原为其最终形状。3D打印是生成定制零件的强大工具，通常具有复杂的几何形状，并为航空航天和国防，汽车，医疗和牙科等行业提供服务。
本指南概述了3D打印，其基础知识，入门以及当今使用的顶级商业3D打印工艺和材料。
什么是3D打印？
3D打印是一种制造过程，其中材料连接在一起以从3D模型数据（CAD）制作对象。通常，3D打印是一个逐层的过程，其中零件几何体被"生长"，与前一层融合。3D打印工艺可以在塑料，光聚合物，反应聚合物，复合材料，金属，玻璃和其他材料中构建物体。这与减法或传统制造相反，例如CNC加工，其中零件是通过切割，弯曲，成型等来减少库存材料而制成的。由于3D打印部件的分层过程，打印件和传统制造的部件之间通常存在表面光洁度差异。最值得注意的是不太光滑的表面，在生长方向上可以看到阶梯状的特征。思考3D打印如何工作的另一种方法是，它解释3D模型，充当数字孪生体，并尽最大努力再现零件特征，从底部到顶部构建。3D打印组件，或在3D打印或增材制造平台上制造的组件，以其在小批量生产（也称为原型设计）中的可行性而闻名。这是由于3D打印比传统制造提供了灵活性，不需要专门的夹具或劳动密集型设置。在过去的5年中，用于最终用途生产组件的3D打印出现了飙升，从飞机管道到医疗植入物再到商品。
3D打印与增材制造
术语"3D打印"通常与"增材制造"同义。但情况并非总是如此。年的3D打印和3D打印机将描述挤出材料或塑料的桌面爱好者机器。在此期间，增材制造的许多工业用户使用术语"快速原型"或RP来描述激光烧结或粘合剂喷射工艺等工艺。在过去的十年中，由于桌面打印机的普及和Maker运动，3D打印一词已经获得了显着的普及。由于其在媒体上的受欢迎程度，这些术语现在可以在对话中互换使用-特别是在营销材料中。然而，大多数工业过程仍然更喜欢使用增材制造或AM作为更专业的术语，封装这些过程成为生产车间另一个有价值的工具的潜力。3D打印的其他术语是增材制造，增材工艺，增材技术，增材层制造，层制造和自由形式制造。
3D打印简史
增材制造起源于20世纪80年代初，儿玉秀夫博士于年在日本申请了第一项专利，但由于他没有在一年内提交完整的申请而未获批准。四年后，在年，ChuckHull提交了立体光刻（SLA）专利。ChuckHull后来创立了3DSystems，并且是STL网格文件格式的发明者，该文件格式仍在大多数3D打印平台上使用。立体光刻是通过选择性地逐层固化树脂来构建零件的过程，一次一个横截面地构建3D几何体。紫外线敏感树脂对紫外线激光产生反应，使其在击中时变硬。
年，CarlDeckard申请了选择性激光烧结专利，该专利后来于年获得批准。选择性激光烧结（SLS）是一种将精细塑料粉末与激光在加热的构建室中融合的过程。SLS为最终用途产品提供了更多的多功能性，因为它使用热塑性尼龙作为其印刷材料。随后在年，S.ScottCrump发明了熔融沉积建模（FDM），他创立了Stratasys。该专利于年授予。同样在年，EOS公司成立。直到今天，EOS，Stratasys和3DSystems仍然是增材制造领域的关键参与者。
在90年代初和年代之间，发明和创新了更多的技术。这包括Solidscape用于失蜡铸造的树脂印刷，Z-Corporation用于砂岩状零件的粘合剂喷射工艺，Helisys提供基于纸张的分层物体制造，以及Arcam的金属电子束熔化工艺。在此期间，开发了另一种主要的3D打印工艺-选择性激光熔化（SLM）。SLM是直接金属激光烧结（由3DSystems创造的DMLS），LaserCusing（概念激光的术语）和直接金属激光熔化（DMLM）的同义词。除了OEM之外，许多3D打印的核心服务公司都成立于年代初。其中大多数使用SLA，FDM，SLS和DMLS作为服务部件。年标志着ExOne的开始，ExOne是ExrudeHoneCorporation的分拆，该公司将喷墨粘合剂和金属粉末相结合，将粘合剂喷射金属印刷商业化，这是SLM的替代品。年，第一台MakerBot打印机问世。MakerBot是一类新型的"桌面打印机"，成本低廉，被业余爱好者和制造商采用。桌面3D打印的普及有助于向更多人介绍3DCAD设计，反过来，市场通过制作更易于访问的CAD软件来做出回应。
在过去的十年中，在年至年期间，3DSystems，Stratasys和其他创始公司的许多原始专利已经过期。随着关键专利的到期，许多其他3D打印公司已经出现在专业，消费者和中档"产消者"3D打印领域。许多提供3D打印服务的服务公司已经成立。年标志着Formlabs的成立，这是第一台消费者版SLA3D打印机的制造商。年，Markforged围绕产消者长丝打印机成立，该打印机可以在层之间嵌入连续碳纤维或凯夫拉，以提高刚度。年，DesktopMetal首次亮相，使用FDM式挤压和塑化金属棒的金属3D打印机来生产金属零件。Markforged当时还生产了一种具有类似金属印刷方法的系统。
年，MakeXYZ成立，旨在将消费者桌面3D打印机与需要零件的用户联系起来。武汉易成三维科技于近几年推出，旨在为各种专业制造技术（包括增材制造和CNC加工服务）即时定价3D模型。武汉易成三维科技建立了一个现在称为制造即服务或云工厂商业模式，该模型利用合作伙伴制造公司来完成通过武汉易成三维科技服务购买的制造项目。年，武汉易成三维推出了其供应和整理服务，其方法是为制造商和合作伙伴提供按需电子商务服务。通过3D打印服务引入云工厂允许在单个空间内将工作与数千家具有大量功能组合的有能力的制造商联系起来。
