1    序言

3D打印技术和增材制造技术 (Additive Manufacturing，AM）一直在全球范围内飞速发展，并获得了重要的商业应用。这是一种具有颠覆性的制造方法，它将彻底改变工业革命以来形成的生产方式和生活方式，彻底改变物体和复杂系统的制造或组装方式。作为战略性新兴产业，受到世界上多数国家的高度重视，并积极推广。2012年，美国总统奥巴马发表国情咨文，大力支持3D打印技术的发展，并将其命名为增材制造，成为世界科技行业的热点。

增材制造技术是朝着“物质数字化”和“逐层构建方法”迈出的重要一步，这两种方法共同打开了设计空间——材料类型和相位可以根据需要变化，小（纳米/微型）设备可以根据需要选择性地插入，实现复杂形状，并与传感器集成在一起。发展目标的最高愿景，即三维制造的产品不仅具有必要的复杂形状，还包括“感知”所处环境、收集能量和传达其状态的特性[1]。

本文将重点介绍3D打印技术和增材制造工艺，以及金属激光增材制造的技术与设备应用，阐述目前增材制造技术在国内外面临的挑战，总结近几年来增材制造的最新发展，展望未来几年的发展趋势。

3D打印也称为增材制造，是指在计算机程序控制下连续形成材料层以创建物理对象而生成3D 物体的过程。3D文件源通常被分成几层，每一层生成一组计算机控制的指令。3D打印和增材制造技术的要素就是在整个3D产品中按顺序逐层进行材料添加或连接。3D打印技术可以分为两大类：直接3D打印和间接3D打印。主要区别在于设计是直接由3D打印（直接）制成，或者在创建模型的过程中使用了3D打印（间接）。通过3D打印工艺几乎可以制造任何形态或几何形状的物体。它们通常使用来自3D模型或其他电子数据源的数字模型数据生成，例如立体光刻（STL）文件，这是3D打印机可以读取的最常见的文件类型之一。

增材制造的发明可以追溯到20世纪80年代，美国、日本和法国等科技人员进行了相关研究。3D打印的第一个专利是 1984 年由3D Systems Corporation 的 赫尔（Chuck Hull）创造的[2]。赫尔将3D打印过程定义为通过创建要形成对象的横截面图案来生成3D对象的系统。他的发明包括一个立体光刻制造系统，其中材料层是通过用紫外光激光固化光聚合物来添加的。立体光刻到现在仍然是一种非常流行的3D打印制造技术。然而，21世纪10年代，大多数3D打印机使用的技术，尤其是业余爱好者和面向消费者的产品，是熔融长丝制造 （Fused Filament Fabrication，FFF），也称为材料挤压（Material Extrusion，ME）或 Stratasys 公司专有的熔融沉积建模（Fused Deposition Modeling，FDM）。FDM的专利于 1989 年由 Scott Crump 在与妻子 Lisa Crump 创办 Stratasys 公司之前获得。金属的3D打印是在 20世纪90年代随着激光熔化和烧结技术的发明而出现。选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）和选择性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）通常归为总称直接金属激光烧结（Direct Metal Laser Sintering，DMLS）。