3D打印技術(shù)的核心思想最早起源于美國。早在1892年，J.E.Blanther在其專利中曾建議用分層制造法構(gòu)成三維地形圖。1902年，CarloBaese的專利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1904年，Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線，然后將這些硬紙板粘結(jié)成三維地形圖的方法（如圖12所示）。20世紀(jì)50年代之后，出現(xiàn)了上百個(gè)有關(guān)3D打印的專利。
現(xiàn)代3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，起源于二十世紀(jì)八十年代中后期。此后，3D打印技術(shù)有了根本性的發(fā)展，出現(xiàn)了更多的專利。如：1986年Hull發(fā)明了立體光固化成型（SLA，StereoLithography Appearance），1988年Feygin發(fā)明了分層物體制造，1989年Deckard發(fā)明了粉末材料選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS,Selective Laser Sintering），1992年Crump發(fā)明了熔融沉積成型技術(shù)（FDM，F(xiàn)usedDepositionModeling），1993年Sachs在麻省理工大學(xué)發(fā)明了3D打印技術(shù)等。
隨著各類3D打印專利技術(shù)的不斷發(fā)明，其相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備也被相繼研發(fā)而出。如：1988年，美國的3DSystems公司根據(jù)Hull的專利，生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)現(xiàn)代3D打印設(shè)備——SLA-250（立體光固化成型機(jī)），開創(chuàng)了3D打印技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元。在此后的多年中，3D打印技術(shù)蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出了十余種新工藝及相應(yīng)的3D打印設(shè)備。
3D打印技術(shù)是一種跨學(xué)科的交叉技術(shù)，打印材料是該技術(shù)的核心。一種材料的出現(xiàn)，直接決定了其三維打印的成型工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)、成型件的性能等。從1988年的立體光固化成型（SLA）技術(shù)的出現(xiàn)到當(dāng)今的三維打印成型，都是由于某一種新材料的出現(xiàn)而引起的，如：液態(tài)光敏樹脂決定了SLA工藝與設(shè)備，薄層材料決定了LOM工藝與設(shè)備，絲狀材料決定了FDM工藝與設(shè)備等。由于材料在物理形態(tài)、化學(xué)性能等方面存在差別，才形成了今天3D打印材料的多品種和3D打印的不同成型方法。
3D打印技術(shù)在這幾十年的發(fā)展中，新材料是3D打印技術(shù)的重要推動(dòng)力。全世界從事3D打印技術(shù)的公司和大學(xué)等都在積極地研發(fā)用途更為廣泛、打印成型更為簡(jiǎn)便的新材料。
3D打印材料分類
?。?）按材料的化學(xué)性能分類
目前，3D打印涉及的成型材料主要有四大類：
1）高分子材料，如液態(tài)光敏樹脂材料、塑料（ABS、尼龍、PLA等）絲料或粉料或片材等；
2）無機(jī)材料，如石蠟、石膏粉末、陶瓷粉末、砂等；
3）金屬材料，如合金金屬粉末、金屬薄板料等；
4）生物醫(yī)學(xué)材料、復(fù)合材料等。
?。?）按材料的物理狀態(tài)及形狀分類
目前，3D打印涉及的成型材料主要有四大類：
1）液態(tài)材料：如光敏樹脂等；
2）固態(tài)粉末材料：非金屬粉，如蠟粉，塑料粉，覆膜陶瓷粉等；金屬粉，如不銹鋼粉，鈦金屬粉等；
3）固態(tài)薄片材料：如紙、塑料、金屬等；
4）固態(tài)絲狀材料，如蠟絲、ABS絲料、PLA絲料等。
下圖所示為幾種常用的3D打印材料。
（a）塑料粉（b）金屬粉（c）絲材
3D打印可以稱得上“第三次工業(yè)革命”？
3D打印是對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的一種顛覆性變革，有人甚至將3D打印機(jī)看成是第三次工業(yè)革命的影子，與蒸汽機(jī)和電力相提并論。
很顯然，與傳統(tǒng)制造相比，3D打印的制作工序、個(gè)性化需求及人力成本具有顛覆性變革意義。從操作工序上來說，傳統(tǒng)的制造工藝是對(duì)原材料進(jìn)行剪裁、拼接后連接而成，而3D打印是通過軟件設(shè)計(jì)，一層一層堆積材料把產(chǎn)品做出來。3D打印通過將材料層層堆積的方法直接制造復(fù)雜的塑料制品、金屬零件和合金元件等，而不是像以前那樣對(duì)材料進(jìn)行切割、鍛打和彎曲等工藝，不再需要工序麻煩地制作很多不同的元件，然后再去組裝它，可以不用傳統(tǒng)的大規(guī)模機(jī)床來制造小型的零部件。
從制造模式來說，過去是生產(chǎn)線規(guī)模化生產(chǎn)，今后則可能更多的是個(gè)性化的定制生產(chǎn)，產(chǎn)品上市時(shí)間縮短，同時(shí)不再需要庫存大量的零部件，也不需要大量生產(chǎn)。
3D打印適應(yīng)越來越苛刻的個(gè)性化消費(fèi)需求。傳統(tǒng)的大批量制造生產(chǎn)幾乎能夠提供任何人們最基本的吃穿住行玩等消費(fèi)產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品都是標(biāo)準(zhǔn)化的，比較千篇一律，在個(gè)性化方面已經(jīng)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。而手工生產(chǎn)的個(gè)性化東西雖然地道，品質(zhì)精良，內(nèi)涵豐富，但是手工制造耗時(shí)巨大；而3D打印技術(shù)既可以滿足人們對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的追求欲望（如市面上買不到某件產(chǎn)品，3D打印機(jī)或許可以滿足你的心愿），還可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
從生產(chǎn)成本來說，3D打印無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)的三維圖形自動(dòng)生成實(shí)物零件，從而極大地縮短了產(chǎn)品的研制周期，大幅減少了材料的浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造的、形狀結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的零件。另外，3D打印極大地解放了勞動(dòng)力，一個(gè)技術(shù)工人可以看管數(shù)臺(tái)打印機(jī)，就像紡織工人看管織布機(jī)一樣，可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力，而勞動(dòng)效率卻有數(shù)倍甚至數(shù)十倍的提高。
正因?yàn)榫邆渖鲜鎏攸c(diǎn)，3D打印被認(rèn)為是先進(jìn)制造技術(shù)和生產(chǎn)方式變革的產(chǎn)物。
眼下，智能軟件、新材料、機(jī)器人、新制造方法（例如3D打?。┘盎诰W(wǎng)絡(luò)的商業(yè)服務(wù)模式這五大要素，正共同推動(dòng)制造業(yè)向數(shù)字化方向發(fā)展，我們即將迎來第三次工業(yè)革命。
正因?yàn)槿绱?，美國政府捷足先登，?D打印攬入懷中，試圖成為新一輪工業(yè)革命的領(lǐng)導(dǎo)者，繼續(xù)占據(jù)全球工業(yè)的制高點(diǎn)。