快速成型制造技术
一、快速成型原理：
快速成形将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体。依据计算机上构成的工件三维设计模型对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓，按照这些轮廓，成形头选择性地固化一层层材料( 树脂/切割一层层的纸/烧结一层层的粉末材料/喷涂一层层的热熔材料/粘结剂等)，形成各个截面轮廓 ，并逐步顺序叠加成三维工件。
1. 成型过程示意图：
2. 成型技术过程图：
二、快速成型的特点：
1). 快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法。
2). 采用全新的“增长”加工法—用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。
3). 它不必采用传统的加工机床和工模具就能直接制造出产品样品或模具。
三、快速成型的全过程：
1)前处理：它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近似处理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。
2)分层叠加成形：它是快速成形的核心，包括模型截面轮廓的制作与截面轮廓的叠合。
3)后处理：它包括工件的剥离、后固化、修补、打磨、抛光和表面强化处理等。
四、快速成型机及成型方法
1. 快速成型机：
快速成形机是分层叠加成形(包括截面轮廓制作和截面轮廓叠合)的基本设备。成形机都是基于“增长”成形法原理，即用一层层的小薄片轮廓逐步叠加成三维工件。其差别主要在于薄片采用的原材料类型，原材料构成截面轮廓的方法，以及截面层之间的连接方式。
2. 快速成型方法：
1) 液态光敏聚合物选择性固化（Stereo Lithography Apparatus,简称SLA ）。
(1) 成型材料：光敏树脂
(2) 成型过程：
a. 将计算机控制下的紫外激光，以预定的零件各分层截面的轮廓为轨迹，对液态树脂逐点扫描，由点到线到面，使被扫描区的树脂薄层产生聚合硬化，从而形成零件的一个薄层截面。
b. 当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在原先固化好的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂以便进行新一层扫描固化。
c. 新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造
完毕。
(3) 特点：精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，可以制造形状特别复杂(如空心零件)、外观特别精细(如首饰等)的零件。优点：全自动化作业 ；安全可靠；制造过程简便。缺点：尺寸精度不易保证；成形时间较长；价格昂贵；必须有细柱状或肋状支撑结构。
2)薄形材料选择性切割（Laminated Object Manufacturing，简称LOM ）。
(1) 成型材料：单面涂有热溶胶的薄材(涂有粘结剂覆层的纸、涂覆陶瓷箔、金属箔等)
(2) 成型过程：将薄材通过热辊加热粘接在一起,位于上方的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层箔材再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割，直至整个零件模型制作完成。
(3) 技术特点：
a. 优点：制件精度高；承受高达200℃的温度，较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工；无需后续固化处理，无需设计和制作支撑结构，废料易剥离，原材料价格便宜；制件尺寸可达1180mm，机器可靠性高，寿命长，操作方便。
b. 缺点：不能直接制作塑料工件；工件（特别是薄壁件）的抗拉强度和弹性不够好；工件易吸湿膨胀，成形后应尽快进行表面防潮处理；工件表面有台阶纹，其高度等于材料的厚度，成形后需进行表面打磨。
3)丝状材料选择性熔覆 (Fused Deposition Modeling，简称FDM ）。
(1)成型材料：热熔性材料(ABS、尼龙、蜡等材料)
(2)成型过程：
a. 将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。
b. FDM加热头把热熔性材料加热到临界半流动状态,在计算机控制下，喷嘴头沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹挤出半流动的材料，沉积固化成精确的零件薄层，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。
c. 如此层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。
(3) 技术特点：制件的翘曲变形比SLA法小，原材料的利用率高，成形件精度可达0.127mm；原材料价格昂贵，成形件表面有较明显的条纹，沿成形轴垂直方向强度较弱，需设计、制作支撑结构；成形时间较长。
4)粉末材料选择性烧结(Selected Laser Sintering，简称SLS ）。
(1) 成型材料：塑料、蜡、陶瓷和金属的粉末材料
(2) 成型过程：
a. 激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。
b. 激光束扫描之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。
c. 根据物体截层厚度而下降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平后，开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，经打磨、烘干等处理后获得零件。
(3) 技术特点：优点：这种工艺的材料适用范围很广，特别是在金属和陶瓷材料的成形方面有独特的优点。缺点：所成形的零件精度和表面粗糙度较差
5)粉末材料选择性黏结(Three Dimensional Printing，简称TDP）又称为三维打印快速成形。
（1）成型过程：
a. 喷头在计算机控制下，按照截面轮廓的信息，在铺好的一层层粉末材料上，有选择性地喷射粘结剂，使该部分粉末粘结，形成截面轮廓。
b. 一层成型完成后，工作台下降一个截面层的高度，再进行下一层的粘结，如此循环，最终形成三维产品。
下图为医疗方面人体骨盆的3D打印流程图：
（2）3D打印机的应用领域
“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”，其实3D打印技术并非新兴产物。3D打印机技术在成长发展时期一直被少数人所关注和使用，但技术的改变让3D打印成为了目前世界上最令人关注的技术之一并不为过，甚至有人称3D打印将会是第四次工业革命的起点。中国首家3D打印体验馆的一幕。房间里的灯罩、鞋、玩具、人像等人们所能看到的一切摆件，都非工业流水线或手工制作而成，而全部出自一部机器――3D打印机。那么，3D打印真能颠覆传统制造业？带着各种疑问，让我们一起了解3D打印技术的各个应用领域，看看3D打印机的未来前景如何。
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。
人体骨盆的3D打印流程图
1. 航空航天和国防。
中国3D打印技术产业联盟秘书长、亚洲制造业协会首席执行官罗军表示，3D打印技术已被广泛地运用到了航空航天、汽车零部件、重大装备、文化创意、生物医学等领域。相比消费和制造领域，我国3D打印技术在关键军事领域的运用已经非常成熟，其中包括航空母舰上的各种武器和配套装置、人造卫星的外部构造、火星探测器、空间站，乃至宇宙飞船，而航空航天领域也是国内目前运用最多的领域。我国第一艘航母“辽宁号”的舰载机型“歼-15”的部分零件就是以3D打印技术制造而成的。由于战斗机在航母上起降时，前轮几乎需要承载整个飞机重量的一半，这对于前轮支撑脚的性能要求极高，而“歼-15”与最新“歼-31”的前轮支撑脚都采用了以3D打印而成的钛合金构件。复旦大学美国研究中心教授沈丁立表示，3D打印技术能攻破武器部件、尤其是高端武器部件性能的缺陷。与机器制造出的零件和产品相比，3D打印的产品更加精细轻盈、韧度更强、抗压力更佳。
2. 医疗行业。
美国3D生物打印厂商Organovo公司于2009年底研制出了3D生物打印机，打印人体细胞、组织都成为了现实。从2009年起，北京大学第三医院骨科率先开始对利用3D打印金属材质的骨骼进行研究。经过四年的努力，研究的牵头人、北京大学第三医院骨科主任刘忠军带领的团队已经在脊柱及关节外科领域研发出十几个3D打印脊柱外科植入物，其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人工髋臼关节三个产品，已经接近完成临床观察阶段，准备进行产品申报。已有60多位患者在签署知情同意书后，植入了3D打印出的骨骼。从植入结果看来，短时间内，就可看到骨细胞已长进打印骨骼的孔隙里，效果乐观。此外，在国内医院中，3D打印技术还在给患者修复颅骨、修整下巴、重塑颧骨、眼眶等部位时派上用场。而据英国媒体报道，一位名为芬顿的27岁英国男子去年到西班牙度假时不慎从四楼摔下，导致脸部骨骼、四肢和肋骨等全部摔断。在他回到英国后，专家根据芬顿未受伤之前的照片，运用3D技术重新塑造了其他的骨骼，再把打印出来的“骨骼”植入其身体内。经过14个小时的手术，芬顿获得了“重生”。 不过，即便已有机构通过3D打印制出了活体细胞以及耳朵等人体器官，但目前的3D打印技术还达不到“器官移植”的高度。
3. 文物保护。
博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。
4. 建筑设计。
在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
5. 制造业。
制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。
6. 食品产业。没错，就是“打印”食品。
研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。
7. 走进课堂辅助学习
目前，教育领域对3D打印机的使用率在上升。3D打印机生产商Makerbot公司已发出一项倡议，希望将他们的3D打印机推广到全美的每所学校。随着3D打印机价格的下降，以及出现更多的在学习上的应用，3D打印机将成为从3年级到12年级（相当于中国的小学三年级到高三）几乎每一门课程里的主要辅助工具。就像上世纪80年代和90年代的PC机，3D打印机会迅速占领每一间教室。对于学生而言，3D打印机能把他们幻想中的东西变成现实，是一个非常强大的培养学生创造力和学习能力的工具。
3D打印成品案例
1．3D打印照相馆。只需要10分钟的3D扫描,等待几小时,就可以得到实体人像。运用3D打印照相技术,打印人偶纪念品。
2．3D打印枪。前不久，一则全球首支3D打印手枪的CAD制作文件在网络上被下载了超过10万次的消息引起了人们的恐慌。据报道，手机的打印设备，是Stratasys公司的Dimension SST型3D打印机。人们之所以恐慌，是因为按照这个道理，只需一台3D打印机就可以把枪制造出来，安全如何保障？
3D打印枪像是一个更致命的武器玩具，一个玩具一旦超出了它本身的娱乐特性，涉及到安全问题后，本身的立场也就改变了。去年，美国的科迪威尔逊，他在大学的时候就计划研究3D打印枪，在几个月后，威尔逊和他的该团队实现了这一计划，成功的研制出了取名为“解放者”的3D打印枪，并且在随后拍摄的视频来演示射击金属钉的实验。这把枪的制造成本是由一台价值8000美元的3D打印机完成的，在之后，设计者试图制作更大口径的子弹来体现这帮枪的威
慑力。
3．“中国龙”从3D打印机中脱“影”而出。自从人类进入工业化时代，大机器的生产方式始终遵循的是模具产品的模式。然而，昨日记者在软交会现场看到，不借助任何模具，一条精雕细刻的“中国龙”竟从3D打印机中脱“影”而出。
4．打印音乐。为了探索3D打印机更多的应用，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上，Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO，而且作为一个表演项目，它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是：该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行，声音的音调决定速度，从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨，它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。
5．澳研究人员用3D打印机制作出放大版的昆虫标本。澳大利亚有很多出了名的大虫子，比如长达20英寸的泰坦竹节虫(Titan stick insect)。不过，其国内也有很多微小的昆虫，比如小巧玲珑的wheat wheevil。(中文学名叫啥来着？)为了能够"更进一步"地研究微小昆虫，澳大利亚的国家科学机构，便利用3D打印技术，制作出了放大倍数有些夸张的3D副本。
6．半加工品的3D打印小提琴。
日前在国外，世界上第一台3D打印小提琴诞生，但它事实上是一个半成品，这把小提琴的制作者亚历克斯戴维斯用3D打印制作出主要的提琴身体部分后，他和他的团队再铺上报纸和胶水塑料来完成后半程的制作。琴颈部用一块硬纸板以及一些简单的装饰，不久的几日后，在YouTube上大家就听到了一段并不算的悦耳的演示视频，而他的制作者说：这不算什么，只不过花费了一个周末和12美金。
7．打印干细胞。
干细胞又叫起源细胞，是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。它是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。虽然现在3D打印技术还不能将其完美的应用到医疗技术上，但科学家们已经对这种设想进行了深度的尝试。
8．替换骨头
其实目前已经有很多的报道都在讨论，3D打印技术应用到医疗事业上是对人类而言最大的福利，对于打印人体器官的想法也一直在不断的实践，打印器官虽然还是一个梦想，但目前已经成功的实现了一些例如头骨的取代，接近75%的完美还原性让3D打印在未来的成熟性值得期待。
9．仿声耳
依然还是围绕着医疗技术而言，国外研究人员通过截取人类的小腿细胞聚合物与纳米颗粒制成了可以重新代替人类听觉的接收器，这种类似于无线电信号的“仿生耳”也就此诞生。
日本前大学职员居村佳知利用3D打印技术制造出了两把手枪，如下图所示：
3D打印出的手枪
近日，全球首辆3D打印汽车“斯特拉迪”来到了街头，制作公司为民众提供了试驾的机会。而据制作者称，整辆汽车的零件成本约为3500美金。这辆3D打印汽车只有两个座位，全身是碳纤维及塑料。据悉，全车只使用了40个零件，且依靠电动能源，充一次电花费3.5小时，可以行驶大约100公里。“斯特拉迪”金属外面是黑白的皮革外套，轮廓分明，与跑车很相似。它的底盘像赛车一样很低，有两个定制的皮革座椅。 在车身的一边，可以清楚看到3D打印层，不过已经被打磨的很光滑。车身给人塑料感，但也非常牢固。
全球首辆3D打印汽车“斯特拉迪”
日前，在盐湖城举办的SAE大会上，先进制造研究中心（以下简称AMRC）带着加了动力的3D打印无人机（如下图所示）亮相，并成功试飞。据悉，该无人机得益于两台EDF发动机的因素，巡航速度可达20m/s。AMRC是英国谢菲尔德大学与波音公司与2001年共同成立的。
缺席前两轮工业革命的我国这次没有落于人后。在国外的3D打印建筑梦想家们还在构想、实验、开始动工的时候，我国“3D打印狂人”马义和直接带着他的10幢3D打印建筑，作为当地动迁工程的办公用房，在上海张江高新青浦园区内交付使用了。基于目前已披露的信息，这是全世界第一批通过3D打印技术制造的实体建筑。
3D打印技术制造的实体建筑
总结
虽然3D打印已涵盖汽车、航天航空、日常消费品、医疗、教育、建筑设计、玩具等领域，但由于打印材料的局限性，产品多停留在模型制作层面。也就是说，目前3D打印技术的优势主要是缩短设计阶段的时间，使得设计者的模型实现起来比较便利。譬如，在传统的制造业流程中，不管什么行业，设计师的图纸，需要在拆分为各个元素后，去开模，然后再组装，其弊病就是花费的周期比较长。而当设计师对模型做出调整后，相同的步骤又得重复一遍，循环往复。而有了3D打印，设计师的图纸可以快速变成实体的东西，然后开模，进行规模化大生产。 3D打印技术的意义，更在于设计环节的时间成本的节约。
快速成型制造技术
一、快速成型原理：
快速成形将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体。依据计算机上构成的工件三维设计模型对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓，按照这些轮廓，成形头选择性地固化一层层材料( 树脂/切割一层层的纸/烧结一层层的粉末材料/喷涂一层层的热熔材料/粘结剂等)，形成各个截面轮廓 ，并逐步顺序叠加成三维工件。
1. 成型过程示意图：
2. 成型技术过程图：
二、快速成型的特点：
1). 快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法。
2). 采用全新的“增长”加工法—用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。
3). 它不必采用传统的加工机床和工模具就能直接制造出产品样品或模具。
三、快速成型的全过程：
1)前处理：它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近似处理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。
2)分层叠加成形：它是快速成形的核心，包括模型截面轮廓的制作与截面轮廓的叠合。
3)后处理：它包括工件的剥离、后固化、修补、打磨、抛光和表面强化处理等。
四、快速成型机及成型方法
1. 快速成型机：
快速成形机是分层叠加成形(包括截面轮廓制作和截面轮廓叠合)的基本设备。成形机都是基于“增长”成形法原理，即用一层层的小薄片轮廓逐步叠加成三维工件。其差别主要在于薄片采用的原材料类型，原材料构成截面轮廓的方法，以及截面层之间的连接方式。
2. 快速成型方法：
1) 液态光敏聚合物选择性固化（Stereo Lithography Apparatus,简称SLA ）。
(1) 成型材料：光敏树脂
(2) 成型过程：
a. 将计算机控制下的紫外激光，以预定的零件各分层截面的轮廓为轨迹，对液态树脂逐点扫描，由点到线到面，使被扫描区的树脂薄层产生聚合硬化，从而形成零件的一个薄层截面。
b. 当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在原先固化好的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂以便进行新一层扫描固化。
c. 新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造
完毕。
(3) 特点：精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，可以制造形状特别复杂(如空心零件)、外观特别精细(如首饰等)的零件。优点：全自动化作业 ；安全可靠；制造过程简便。缺点：尺寸精度不易保证；成形时间较长；价格昂贵；必须有细柱状或肋状支撑结构。
2)薄形材料选择性切割（Laminated Object Manufacturing，简称LOM ）。
(1) 成型材料：单面涂有热溶胶的薄材(涂有粘结剂覆层的纸、涂覆陶瓷箔、金属箔等)
(2) 成型过程：将薄材通过热辊加热粘接在一起,位于上方的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层箔材再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割，直至整个零件模型制作完成。
(3) 技术特点：
a. 优点：制件精度高；承受高达200℃的温度，较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工；无需后续固化处理，无需设计和制作支撑结构，废料易剥离，原材料价格便宜；制件尺寸可达1180mm，机器可靠性高，寿命长，操作方便。
b. 缺点：不能直接制作塑料工件；工件（特别是薄壁件）的抗拉强度和弹性不够好；工件易吸湿膨胀，成形后应尽快进行表面防潮处理；工件表面有台阶纹，其高度等于材料的厚度，成形后需进行表面打磨。
3)丝状材料选择性熔覆 (Fused Deposition Modeling，简称FDM ）。
(1)成型材料：热熔性材料(ABS、尼龙、蜡等材料)
(2)成型过程：
a. 将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。
b. FDM加热头把热熔性材料加热到临界半流动状态,在计算机控制下，喷嘴头沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹挤出半流动的材料，沉积固化成精确的零件薄层，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。
c. 如此层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。
(3) 技术特点：制件的翘曲变形比SLA法小，原材料的利用率高，成形件精度可达0.127mm；原材料价格昂贵，成形件表面有较明显的条纹，沿成形轴垂直方向强度较弱，需设计、制作支撑结构；成形时间较长。
4)粉末材料选择性烧结(Selected Laser Sintering，简称SLS ）。
(1) 成型材料：塑料、蜡、陶瓷和金属的粉末材料
(2) 成型过程：
a. 激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。
b. 激光束扫描之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。
c. 根据物体截层厚度而下降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平后，开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，经打磨、烘干等处理后获得零件。
(3) 技术特点：优点：这种工艺的材料适用范围很广，特别是在金属和陶瓷材料的成形方面有独特的优点。缺点：所成形的零件精度和表面粗糙度较差
5)粉末材料选择性黏结(Three Dimensional Printing，简称TDP）又称为三维打印快速成形。
（1）成型过程：
a. 喷头在计算机控制下，按照截面轮廓的信息，在铺好的一层层粉末材料上，有选择性地喷射粘结剂，使该部分粉末粘结，形成截面轮廓。
b. 一层成型完成后，工作台下降一个截面层的高度，再进行下一层的粘结，如此循环，最终形成三维产品。
下图为医疗方面人体骨盆的3D打印流程图：
（2）3D打印机的应用领域
“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”，其实3D打印技术并非新兴产物。3D打印机技术在成长发展时期一直被少数人所关注和使用，但技术的改变让3D打印成为了目前世界上最令人关注的技术之一并不为过，甚至有人称3D打印将会是第四次工业革命的起点。中国首家3D打印体验馆的一幕。房间里的灯罩、鞋、玩具、人像等人们所能看到的一切摆件，都非工业流水线或手工制作而成，而全部出自一部机器――3D打印机。那么，3D打印真能颠覆传统制造业？带着各种疑问，让我们一起了解3D打印技术的各个应用领域，看看3D打印机的未来前景如何。
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。
人体骨盆的3D打印流程图
1. 航空航天和国防。
中国3D打印技术产业联盟秘书长、亚洲制造业协会首席执行官罗军表示，3D打印技术已被广泛地运用到了航空航天、汽车零部件、重大装备、文化创意、生物医学等领域。相比消费和制造领域，我国3D打印技术在关键军事领域的运用已经非常成熟，其中包括航空母舰上的各种武器和配套装置、人造卫星的外部构造、火星探测器、空间站，乃至宇宙飞船，而航空航天领域也是国内目前运用最多的领域。我国第一艘航母“辽宁号”的舰载机型“歼-15”的部分零件就是以3D打印技术制造而成的。由于战斗机在航母上起降时，前轮几乎需要承载整个飞机重量的一半，这对于前轮支撑脚的性能要求极高，而“歼-15”与最新“歼-31”的前轮支撑脚都采用了以3D打印而成的钛合金构件。复旦大学美国研究中心教授沈丁立表示，3D打印技术能攻破武器部件、尤其是高端武器部件性能的缺陷。与机器制造出的零件和产品相比，3D打印的产品更加精细轻盈、韧度更强、抗压力更佳。
2. 医疗行业。
美国3D生物打印厂商Organovo公司于2009年底研制出了3D生物打印机，打印人体细胞、组织都成为了现实。从2009年起，北京大学第三医院骨科率先开始对利用3D打印金属材质的骨骼进行研究。经过四年的努力，研究的牵头人、北京大学第三医院骨科主任刘忠军带领的团队已经在脊柱及关节外科领域研发出十几个3D打印脊柱外科植入物，其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人工髋臼关节三个产品，已经接近完成临床观察阶段，准备进行产品申报。已有60多位患者在签署知情同意书后，植入了3D打印出的骨骼。从植入结果看来，短时间内，就可看到骨细胞已长进打印骨骼的孔隙里，效果乐观。此外，在国内医院中，3D打印技术还在给患者修复颅骨、修整下巴、重塑颧骨、眼眶等部位时派上用场。而据英国媒体报道，一位名为芬顿的27岁英国男子去年到西班牙度假时不慎从四楼摔下，导致脸部骨骼、四肢和肋骨等全部摔断。在他回到英国后，专家根据芬顿未受伤之前的照片，运用3D技术重新塑造了其他的骨骼，再把打印出来的“骨骼”植入其身体内。经过14个小时的手术，芬顿获得了“重生”。 不过，即便已有机构通过3D打印制出了活体细胞以及耳朵等人体器官，但目前的3D打印技术还达不到“器官移植”的高度。
3. 文物保护。
博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。
4. 建筑设计。
在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
5. 制造业。
制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。
6. 食品产业。没错，就是“打印”食品。
研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。
7. 走进课堂辅助学习
目前，教育领域对3D打印机的使用率在上升。3D打印机生产商Makerbot公司已发出一项倡议，希望将他们的3D打印机推广到全美的每所学校。随着3D打印机价格的下降，以及出现更多的在学习上的应用，3D打印机将成为从3年级到12年级（相当于中国的小学三年级到高三）几乎每一门课程里的主要辅助工具。就像上世纪80年代和90年代的PC机，3D打印机会迅速占领每一间教室。对于学生而言，3D打印机能把他们幻想中的东西变成现实，是一个非常强大的培养学生创造力和学习能力的工具。
3D打印成品案例
1．3D打印照相馆。只需要10分钟的3D扫描,等待几小时,就可以得到实体人像。运用3D打印照相技术,打印人偶纪念品。
2．3D打印枪。前不久，一则全球首支3D打印手枪的CAD制作文件在网络上被下载了超过10万次的消息引起了人们的恐慌。据报道，手机的打印设备，是Stratasys公司的Dimension SST型3D打印机。人们之所以恐慌，是因为按照这个道理，只需一台3D打印机就可以把枪制造出来，安全如何保障？
3D打印枪像是一个更致命的武器玩具，一个玩具一旦超出了它本身的娱乐特性，涉及到安全问题后，本身的立场也就改变了。去年，美国的科迪威尔逊，他在大学的时候就计划研究3D打印枪，在几个月后，威尔逊和他的该团队实现了这一计划，成功的研制出了取名为“解放者”的3D打印枪，并且在随后拍摄的视频来演示射击金属钉的实验。这把枪的制造成本是由一台价值8000美元的3D打印机完成的，在之后，设计者试图制作更大口径的子弹来体现这帮枪的威
慑力。
3．“中国龙”从3D打印机中脱“影”而出。自从人类进入工业化时代，大机器的生产方式始终遵循的是模具产品的模式。然而，昨日记者在软交会现场看到，不借助任何模具，一条精雕细刻的“中国龙”竟从3D打印机中脱“影”而出。
4．打印音乐。为了探索3D打印机更多的应用，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上，Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO，而且作为一个表演项目，它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是：该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行，声音的音调决定速度，从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨，它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。
5．澳研究人员用3D打印机制作出放大版的昆虫标本。澳大利亚有很多出了名的大虫子，比如长达20英寸的泰坦竹节虫(Titan stick insect)。不过，其国内也有很多微小的昆虫，比如小巧玲珑的wheat wheevil。(中文学名叫啥来着？)为了能够"更进一步"地研究微小昆虫，澳大利亚的国家科学机构，便利用3D打印技术，制作出了放大倍数有些夸张的3D副本。
6．半加工品的3D打印小提琴。
日前在国外，世界上第一台3D打印小提琴诞生，但它事实上是一个半成品，这把小提琴的制作者亚历克斯戴维斯用3D打印制作出主要的提琴身体部分后，他和他的团队再铺上报纸和胶水塑料来完成后半程的制作。琴颈部用一块硬纸板以及一些简单的装饰，不久的几日后，在YouTube上大家就听到了一段并不算的悦耳的演示视频，而他的制作者说：这不算什么，只不过花费了一个周末和12美金。
7．打印干细胞。
干细胞又叫起源细胞，是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。它是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。虽然现在3D打印技术还不能将其完美的应用到医疗技术上，但科学家们已经对这种设想进行了深度的尝试。
8．替换骨头
其实目前已经有很多的报道都在讨论，3D打印技术应用到医疗事业上是对人类而言最大的福利，对于打印人体器官的想法也一直在不断的实践，打印器官虽然还是一个梦想，但目前已经成功的实现了一些例如头骨的取代，接近75%的完美还原性让3D打印在未来的成熟性值得期待。
9．仿声耳
依然还是围绕着医疗技术而言，国外研究人员通过截取人类的小腿细胞聚合物与纳米颗粒制成了可以重新代替人类听觉的接收器，这种类似于无线电信号的“仿生耳”也就此诞生。
日本前大学职员居村佳知利用3D打印技术制造出了两把手枪，如下图所示：
3D打印出的手枪
近日，全球首辆3D打印汽车“斯特拉迪”来到了街头，制作公司为民众提供了试驾的机会。而据制作者称，整辆汽车的零件成本约为3500美金。这辆3D打印汽车只有两个座位，全身是碳纤维及塑料。据悉，全车只使用了40个零件，且依靠电动能源，充一次电花费3.5小时，可以行驶大约100公里。“斯特拉迪”金属外面是黑白的皮革外套，轮廓分明，与跑车很相似。它的底盘像赛车一样很低，有两个定制的皮革座椅。 在车身的一边，可以清楚看到3D打印层，不过已经被打磨的很光滑。车身给人塑料感，但也非常牢固。
全球首辆3D打印汽车“斯特拉迪”
日前，在盐湖城举办的SAE大会上，先进制造研究中心（以下简称AMRC）带着加了动力的3D打印无人机（如下图所示）亮相，并成功试飞。据悉，该无人机得益于两台EDF发动机的因素，巡航速度可达20m/s。AMRC是英国谢菲尔德大学与波音公司与2001年共同成立的。
缺席前两轮工业革命的我国这次没有落于人后。在国外的3D打印建筑梦想家们还在构想、实验、开始动工的时候，我国“3D打印狂人”马义和直接带着他的10幢3D打印建筑，作为当地动迁工程的办公用房，在上海张江高新青浦园区内交付使用了。基于目前已披露的信息，这是全世界第一批通过3D打印技术制造的实体建筑。
3D打印技术制造的实体建筑
总结
虽然3D打印已涵盖汽车、航天航空、日常消费品、医疗、教育、建筑设计、玩具等领域，但由于打印材料的局限性，产品多停留在模型制作层面。也就是说，目前3D打印技术的优势主要是缩短设计阶段的时间，使得设计者的模型实现起来比较便利。譬如，在传统的制造业流程中，不管什么行业，设计师的图纸，需要在拆分为各个元素后，去开模，然后再组装，其弊病就是花费的周期比较长。而当设计师对模型做出调整后，相同的步骤又得重复一遍，循环往复。而有了3D打印，设计师的图纸可以快速变成实体的东西，然后开模，进行规模化大生产。 3D打印技术的意义，更在于设计环节的时间成本的节约。