20世纪90年代初，清华大学便展开了针对快速原型（Rapid Prototyping）制造，也就是我们现在所说的增材制造技术（Additive Manufacturing）或3D打印的研究，是国内最早开展这项研究的院校之一。

增材制造是利用计算机将3D结构离散，然后通过材料逐渐堆积的方式，来实现复杂结构零件制造的技术。其最初的应用集中于产品原型制造领域，由于耗材存在着熔点低、强度性和耐磨性差等缺陷，制件往往只具有几何特征，在机械性能方面并无体现。而随着技术的不断发展，现在的增材制造技术已经能够用于功能性产品的制造，例如飞机的金属零部件、生物器件等。这种从最初原型制造上升到功能零件制造的变化，使得增材制造技术的巨大潜力得以发挥。

清华大学机械工程系、激光快速成形中心、生物制造工程院研究所林峰博士

增材制造技术的特点可以概括为以下几点：

（1）数字化制造：以数字化驱动，产品能够根据模型的变化而随时改变，以此实现个性化制造、远程制造等。

（2）分层制造：能够用于各种形状的零件加工，这是由于其将3D结构离散为2D层片进行加工和堆叠，具有非常强的适应性，不会受零件形状特点的限制。

（3）堆积制造：它是一个将材料逐层堆积的加工过程，与将材料去除的过程（减材制造）不同。能够在零件内部控制材料的成分，实现多种材料、非均质的制造。

（4）直接制造：能够利用原始材料直接制造，实现材料的制备过程和成形过程一体化，材料在成形的过程中可进行成分和组织的控制与变化，新制备的材料直接堆积成形。而在传统的加工方法中，需要将材料事先冶炼好，然后再进行锻造、切削等加工。对一些难加工材料而言，如陶瓷，加工过程非常困难。

（5）快速制造：增材制造是一种短流程的制造，能够省去许多中间工序，如铸造、锻造、粗加工等，实现快速响应。这种特点使增材制造可用于产品快速开发和现场制造，如在太空中、远洋军舰上，能够在缺少备件的情况下直接制造零件。

虽然目前的增材制造成形效率还较低，制造一个零件往往需要好几个小时，有的甚至要好几天。但单件、小批量的制造情况下，如果考虑原材料制备时间或模具制造时间，增材制造的短流程和直接制造的特点，还是会使制造周期明显短于传统的制造方法。

由于增材制造的上述技术特点，增材制造是对传统制造业向个性化、订制化发展能够起到非常重要的促进作用。比如手机，未来我们所买到的可能只是芯片和屏幕，而外壳将可以根据个人的喜好，从网上直接下载模型数据，然后通过3D打印机自行打印，并且能实现随时更换。

在佛山，企业正在利用一种无模铸型制造工艺来快速制造发动机外壳，即利用3D打印机打印砂型，然后再进行浇铸。在新款发动机试制阶段，采用传统的开模工艺需要6个月时间，花费约100~300万元；而采用无模铸型制造方式只需两个星期，而费用也能降低到20多万元。而当发动机投入量产时，再采用传统的模具制造方式，进行大批量、低成本的生产。

此外，我们还可以发现，增材制造技术对模具制造也可以起到积极的促进作用。如模具的随形冷却技术，在模具中制造出与型腔形状完全匹配的冷却流道，以达到提高冷却效率，缩短冷却时间，精确控制冷却温度的目的。这种随形冷却流道的设计能够使模具的工作性能更加合理，寿命更长，但加工非常困难，是传统制造方法所无法实现的，而采用增材制造技术则可以比较容易地加工出来。

随着增材制造技术的潜力被挖掘出来、应用越来越多，它将会对我们的生产方式、生活方式、社会创新文化建设和科学研究都带来积极的影响。而这种影响有多大，现在还无法给出确切的回答。但对传统制造业而言，增材制造技术带来的不是危机，更多则的是机遇。