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3D打印

（3d打印）

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3D打印（3DP）即快速成型技術的一種，又稱增材製造 [1]  ，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
3D打印通常是採用數字技術材料打印機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，後逐漸用於一些產品的直接製造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。 [2] 
2019年1月14日，美國加州大學聖迭戈分校首次利用快速3D打印技術，製造出模仿中樞神經系統結構的脊髓支架，成功幫助大鼠恢復了運動功能。 [3] 
2020年5月5日，中國首飛成功的長征五號B運載火箭上，搭載着“3D打印機”。這是中國首次太空3D打印實驗，也是國際上第一次在太空中開展連續纖維增強複合材料的3D打印實驗。 [4] 
3D打印在醫學界應用，根據患者需求進行個性化護理的優秀工具，可同時簡化醫生、護士、藥劑師等專業人員的操作。 [65] 
中文名
三維打印，增材製造 [5] 
外文名
3D printing（3DP）
誕生時間
1986年
發明人
查克·赫爾（Chuck Hull）

目錄

  1. 1 歷史發展
  2. 2 原理技術
  3. 3 打印過程
  4. ▪ 三維設計
  5. ▪ 切片處理
  1. ▪ 完成打印
  2. 4 限制因素
  3. 5 社會評價
  4. 6 應用領域
  5. ▪ 國際空間
  1. ▪ 海軍艦艇
  2. ▪ 航天科技
  3. ▪ 醫學領域
  4. ▪ 房屋建築
  5. ▪ 汽車行業
  6. ▪ 電子行業
  1. ▪ 私人定製內衣
  2. ▪ 海底鋪路
  3. 7 發展方向
  4. 8 政策引領
  5. 9 重要事件

3D打印歷史發展

3D打印汽車Urbee 3D打印汽車Urbee [6]
3D打印技術出現在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接後，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3D立體打印技術。
1986年，美國科學家Charles Hull開發了第一台商業3D印刷機。
1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權並開始開發3D打印機。
2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研製成功。
2010年11月，美國Jim Kor團隊打造出世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。 [7] 
打造3D打印汽車的Jim Kor團隊成員 打造3D打印汽車的Jim Kor團隊成員 [8]
2011年6月6日，發佈了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月，英國研究人員開發出世界上第一台3D巧克力打印機。
2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架3D打印的飛機。
2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。 [9] 
2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術品。
2013年11月，美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設計製造出3D打印金屬手槍。 [10] 
2018年8月1日起，3D打印槍支將在美國合法，3D打印手槍的設計圖也將可以在互聯網上自由下載。 [11] 
2018年12月10日，俄羅斯宇航員利用國際空間站上的3D生物打印機，設法在零重力下打印出了實驗鼠的甲狀腺。 [12] 
以色列特拉維夫大學拍攝的3D心臟 以色列特拉維夫大學拍攝的3D心臟
2019年1月14日，美國加州大學聖迭戈分校在《自然·醫學》雜誌發表論文，首次利用快速3D打印技術，製造出模仿中樞神經系統結構的脊髓支架，在裝載神經幹細胞後被植入脊髓嚴重受損的大鼠脊柱內，成功幫助大鼠恢復了運動功能。該支架模仿中樞神經系統結構設計，呈圓形，厚度僅有兩毫米，支架中間為H型結構，周圍則是數十個直徑200微米左右的微小通道，用於引導植入的神經幹細胞和軸突沿着脊髓損傷部位生長。 [3] 
2019年4月15日，以色列特拉維夫大學研究人員以病人自身的組織為原材料，3D打印出全球首顆擁有細胞、血管、心室和心房的“完整”心臟，這在全球尚屬首例（3D打印心臟）。 [13] 
2022年3月，加拿大英屬哥倫比亞大學（UBC）的科學家利用3D技術打印出人類睾丸細胞，並發現其有希望產生精子的早期跡象，世界上尚屬首次。 [54] 
2022年4月，一項新3D打印系統發表在《自然》雜誌上，這項新3D打印系統是由美國研究人員開發的一種在固定體積的樹脂內打印3D物體的方法。打印物體完全由厚樹脂支撐，就像一個動作人偶漂浮在一塊果凍的中心，可從任何角度進行添加。可更輕鬆地打印日益複雜的設計作品，同時節省時間和材料。 [55] 
2022年6月，據外媒報道，一名來自墨西哥的20歲女性成為世界第一個通過3D打印技術成功進行耳朵移植的人。 [56] 
2022年11月，央視軍事報道“3D打印技術在飛機上的應用我們已達到規模化、工程化處於世界領先位置”。 [59] 
2022年，哈爾濱工業大學重慶研究院項目負責人、博士生導師楊治華帶領團隊圍繞“先進陶瓷及其智能製造技術”取得重大突破，掌握了結構功能一體化陶瓷及其器件製備核心技術，特別是攻克了陶瓷3D打印“定製化”關鍵技術，能夠針對不同器件和需求進行規模化加工生產。 [60] 
2023年，俄羅斯門捷列夫化工大學開發出一種新的生物聚合物多相3D打印技術 [63]  。
2023年4月，3D打印首次在線蟲體內造電路。 [64] 
2023年5月，以色列的一個食品科技公司成功地用 3D 打印技術製造出了世界首塊人造魚肉，而且口感和真魚無異。 [66] 
2023年6月消息，包括澳大利亞皇家墨爾本理工大學、悉尼大學在內的國際研究團隊將合金和3D打印工藝結合在一起，創造出了一種新的鈦合金，這種合金在拉伸下堅固而不脆。 [67] 
2024年4月，混凝土3D打印車棚僅用2.5小時現場安裝落地中國南京江北新區研創園，車棚結構和造型均由計算機圖紙產生數控程序，通過3D建築打印機實現。 [70] 
2024年4月3日，探月工程用鵲橋通導技術試驗衞星——天都二號衞星推進分系統工作正常，為衞星繞月提供了高精度軌道姿態控制，標誌着液氨冷氣微推進系統在深空探測領域實現首次成功應用，同時標誌着我國3D打印貯箱首次實現在軌應用。 [71] 

3D打印原理技術

3D打印機，已成功打印一輛F1賽車 3D打印機，已成功打印一輛F1賽車 [6]
日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接後，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地説，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。 [6] 
3D打印存在着許多不同的技術。它們的不同之處在於以可用的材料的方式，並以不同層構建創建部件。 [14]  3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不鏽鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。
類型
累積技術
基本材料
擠壓
熔融沉積式 (FDM)
熱塑性塑料，共晶系統金屬、可食用材料
線
電子束自由成形制造(EBF)
幾乎任何合金
粒狀
直接金屬激光燒結（DMLS）
幾乎任何合金
電子束熔化成型（EBM）
鈦合金
選擇性激光熔化成型(SLM)
鈦合金，鈷鉻合金，不鏽鋼，鋁
選擇性熱燒結（SHS）
熱塑性粉末
選擇性激光燒結（SLS）
熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末
粉末層噴頭3D打印
石膏3D打印 (PP)
石膏
層壓
分層實體制造（LOM）
紙、金屬膜、塑料薄膜
光聚合
立體平板印刷（SLA）
光硬化樹脂
數字光處理 (DLP)
光硬化樹脂 [14] 

3D打印打印過程

3D打印三維設計

英國工程師“打印”出無人飛機 英國工程師“打印”出無人飛機 [15]
三維打印的設計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。
設計軟件和打印機之間協作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全綵打印的輸入文件。 [14] 

3D打印切片處理

打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。這種技術的特點在於其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素/英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法制造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及複雜程度而定。而用三維打印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和複雜程度而定的。
傳統的製造技術如注塑法可以以較低的成本大量製造聚合物產品，而三維打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設計者或概念開發小組製造模型的需要。 [14] 

3D打印完成打印

3D打印
3D打印(5張)
三維打印機的分辨率對大多數應用來説已經足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易於除去的東西（如可溶物）作為支撐物。 [14] 

3D打印限制因素

材料的限制
3D打印胚胎幹細胞 3D打印胚胎幹細胞
雖然高端工業印刷可以實現塑料、某些金屬或者陶瓷打印， 但無法實現打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外，打印機也還沒有達到成熟的水平，無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。
研究者們在多材料打印上已經取得了一定的進展，但除非這些進展達到成熟並有效，否則材料依然會是3D打印的一大障礙。
機器的限制
3D打印技術在重建物體的幾何形狀和機能上已經獲得了一定的水平，幾乎任何靜態的形狀都可以被打印出來，但是那些運動的物體和它們的清晰度就難以實現了。這個困難對於製造商來説也許是可以解決的，但是3D打印技術想要進入普通家庭，每個人都能隨意打印想要的東西，那麼機器的限制就必須得到解決才行。
知識產權的憂慮
在過去的幾十年裏，音樂、電影和電視產業中對知識產權的關注變得越來越多。3D打印技術也會涉及到這一問題，因為現實中的很多東西都會得到更 加廣泛的傳播。人們可以隨意複製任何東西，並且數量不限。如何制定3D打印的法律法規用來保護知識產權，也是我們面臨的問題之一，否則就會出現氾濫的現象。
道德的挑戰
3D打印槍械 3D打印槍械 [14]
道德是底線。什麼樣的東西會違反道德規律是很難界定的，如果有人打印出生物器官和活體組織，在不久的將來會遇到極大的道德挑戰。
花費的承擔
3D打印技術需要承擔的花費是高昂的。第一台3D打印機的售價為1萬5。如果想要普及到大眾，降價是必須的，但又會與成本形成衝突。
每一種新技術誕生初期都會面臨着這些類似的障礙，但相信找到合理的解決方案3D打印技術的發展將會更加迅速，就如同任何渲染軟件一樣，不斷地更新才能達到最終的完善。 [16] 

3D打印社會評價

3D打印 3D打印 [17]
3D打印技術是無法應用於大量生產，所以有些專家鼓吹3D打印是第三次工業革命，這個説法只是個噱頭。富士康為蘋果代工生產iPhone已經多年。郭台銘以3D打印製造的手機為例，説明3D打印的產品只能看不能用，因為這些產品上不能加上電子元器件，無法為電子產品量產。3D打印即使不生產電子產品，但受材料的限制，可以生產的其他產品也很少，“即使生產出來的產品，也無法量產，而且一摔就碎。 [18] 
“3D打印的確更適合一些小規模製造，尤其是高端的定製化產品，比如汽車零部件製造。雖然主要材料還是塑料，但未來金屬材料肯定會被運用到3D打印中來，”克倫普説，3D打印技術先後進入了牙醫、珠寶、醫療行業，未來可應用的範圍會越來越廣。 [18]  2014年11月末，3D打印技術被《時代》週刊為2014年25項年度最佳發明。對消費者和企業而言，這是個福音。僅在過去一年中，中學生們3D打印了用於物理課實驗的火車車廂，科學家們3D打印了人類器官組織，通用電氣公司則使用3D打印技術改進了其噴氣引擎的效率。美國三維繫統公司的3D打印機能打印糖果和樂器等，該公司首席執行官阿維·賴興塔爾説:“這的確是一種巧奪天工的技術。” [19] 

3D打印應用領域

3D打印國際空間

2018年12月3日，這台名為Organaut的突破性3D打印裝置，執行“58號遠征”（Expedition 58）任務的“聯盟MS-11”飛船送往國際空間站。打印機由Invitro的子公司“3D生物打印解決方案”（3D Bioprinting Solutions）公司建造。Invitro隨後收到了從國際空間站傳回的一組照片，通過這些照片可以看到老鼠甲狀腺是如何被打印出來的。美國計劃於2019年春季將生物打印機送上國際空間站。 [12] 
2020年5月5日，中國首飛成功的長征五號B運載火箭上，搭載着新一代載人飛船試驗船，船上還搭載了一台“3D打印機”。這是中國首次太空3D打印實驗，也是國際上第一次在太空中開展連續纖維增強複合材料的3D打印實驗。 [4] 

3D打印海軍艦艇

2014年7月1日，美國海軍試驗了利用3D打印等先進製造技術快速製造艦艇零件，希望藉此提升執行任務速度並降低成本。 [20] 
2014年6月24日至6月26日，美海軍在作戰指揮系統活動中舉辦了第一屆制匯節，開展了一系列“打印艦艇”研討會，並在此期間向水手及其他相關人員介紹了3D打印及增材製造技術。
美國海軍致力於未來在這方面培訓水手。採用3D打印及其他先進製造方法，能夠顯著提升執行任務速度及預備狀態，降低成本，避免從世界各地採購艦船配件。
美國海軍作戰艦隊後勤科副科長Phil Cullom表示，考慮到成本及海軍後勤及供應鏈現存的漏洞，以及面臨的資源約束，先進製造與3D打印的應用越來越廣，他們設想了一個由技術嫺熟的水手支持的先進製造商的全球網絡，找出問題並製造產品。 [20] 

3D打印航天科技

2014年9月底，NASA預計將完成首台成像望遠鏡，所有元件基本全部通過3D打印技術製造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術製造整台儀器的單位。
這款太空望遠鏡功能齊全，其50.8毫米的攝像頭使其能夠放進立方體衞星（CubeSat，一款微型衞星）當中。據瞭解，這款太空望遠鏡的外管、外擋板及光學鏡架全部作為單獨的結構直接打印而成，只有鏡面和鏡頭尚未實現。該儀器將於2015年開展震動和熱真空測試。
這款長50.8毫米的望遠鏡將全部由鋁和鈦製成，而且只需通過3D打印技術製造4個零件即可，相比而言，傳統制造方法所需的零件數是3D打印的5-10倍。此外，在3D打印的望遠鏡中，可將用來減少望遠鏡中雜散光的儀器擋板做成帶有角度的樣式，這是傳統制作方法在一個零件中所無法實現的。 [21] 
3D打印火箭噴射器的測試 3D打印火箭噴射器的測試 [22]
2014年8月31日，美國宇航局的工程師們剛剛完成了3D打印火箭噴射器的測試，本項研究在於提高火箭發動機某個組件的性能，由於噴射器內液態氧和氣態氫一起混合反應，這裏的燃燒温度可達到6000華氏度，大約為3315攝氏度，可產生2萬磅的推力，約為9噸左右，驗證了3D打印技術在火箭發動機制造上的可行性。本項測試工作位於阿拉巴馬亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心，這裏擁有較為完善的火箭發動機測試條件，工程師可驗證3D打印部件在點火環境中的性能。 [22] 
製造火箭發動機的噴射器需要精度較高的加工技術，如果使用3D打印技術，就可以降低製造上的複雜程度，在計算機中建立噴射器的三維圖像，打印的材料為金屬粉末和激光，在較高的温度下，金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子。火箭發動機中的噴射器內有數十個噴射元件，要建造大小相似的元件需要一定的加工精度，該技術測試成功後將用於製造RS-25發動機，其作為美國宇航局未來太空發射系統的主要動力，該火箭可運載宇航員超越近地軌道，進入更遙遠的深空。馬歇爾中心的工程部主任克里斯認為3D打印技術在火箭發動機噴油器上應用只是第一步，我們的目的在於測試3D打印部件如何能徹底改變火箭的設計與製造，並提高系統的性能，更重要的是可以節省時間和成本，不太容易出現故障。本次測試中，兩具火箭噴射器進行了點火，每次5秒，設計人員創建的複雜幾何流體模型允許氧氣和氫氣充分混合，壓力為每平方英寸1400磅。 [22] 
2014年10月11日，英國一個發燒友團隊用3D打印技術製出了一枚火箭，他們還準備讓這個世界上第一個打印出來的火箭升空。該團隊於當地時間在倫敦的辦公室向媒體介紹這個世界第一架用3D打印技術製造出的火箭。團隊隊長海恩斯説，有了3D打印技術，要製造出高度複雜的形狀並不困難。就算要修改設計原型，只要在計算機輔助設計的軟件上做出修改，打印機將會做出相對的調整。這比之前的傳統制造方式方便許多。既然美國宇航局已經在使用3D打印技術製造火箭的零件，3D打印技術的前景是十分光明的。 [23] 
據介紹，這個名為“低軌道氦輔助導航”的工程項目由一家德國數據分析公司贊助。打印出的這枚火箭重3公斤，高度相當於一般成年人身高，是該團隊用4年時間、花了6000英鎊製造出來的。等一筆1.5萬英鎊的資助確定之後，他們將於今年底在新墨西哥州的美國航天港發射該火箭。一個裝滿氦的巨型氣球將把火箭提升到20000米高空，裝置在火箭裏的全球定位系統將啓動火箭引擎，火箭噴射速度將達到每小時1610公里。之後，火箭上的自動駕駛系統將引導火箭回返地球，而裏頭的攝像機將把整個過程拍攝下來。 [23] 
美國國家航空航天局（NASA）官網2015年4月21日報道，NASA工程人員正通過利用增材製造技術製造首個全尺寸銅合金火箭發動機零件以節約成本，NASA空間技術任務部負責人表示，這是航空航天領域3D打印技術應用的新里程碑。 [24] 
2015年6月22日報道，國營企業俄羅斯技術集團公司以3D打印技術製造出一架無人機樣機，重3.8公斤，翼展2.4米，飛行時速可達90至100公里，續航能力1至1.5小時。
公司發言人弗拉基米爾·庫塔霍夫介紹，公司用兩個半月實現了從概念到原型機的飛躍，實際生產耗時僅為31小時，製造成本不到20萬盧布（約合3700美元）。 [25] 
3D打印火箭 3D打印火箭
2016年4月19日，中科院重慶綠色智能技術研究院3D打印技術研究中心對外宣佈，經過該院和中科院空間應用中心兩年多的努力，並在法國波爾多完成拋物線失重飛行試驗，國內首台空間在軌3D打印機宣告研製成功。這台3D打印機可打印最大零部件尺寸達200×130mm，它可以幫助宇航員在失重環境下自制所需的零件，大幅提高空間站實驗的靈活性，減少空間站備品備件的種類與數量和運營成本，降低空間站對地面補給的依賴性。 [26] 
2023年3月22日，美國相對航天公司在佛羅里達州卡納維拉爾角發射一枚“3D打印火箭”，但火箭未能進入預定軌道。這枚火箭高約33.5米，包括髮動機在內，火箭85%的組件由合金金屬材料3D打印而成，為全球首例。 [62] 

3D打印醫學領域

醫學界的3D打印是根據患者需求進行個性化護理的優秀工具，可同時簡化醫生、護士、藥劑師等專業人員的操作。配備3D打印機的未來醫院將能複製數萬個醫療設備的模型，其中包含描述製造過程的技術文件和產品符合要求的驗證。目前，3D打印在醫療保健行業中的一些應用主要是打印設備（輔助設備、注射器、手術器械）；打印解剖結構以方便術前培訓；打印定製部件（假肢、牙冠、移植物）以及生物打印。 [65] 
3D打印肝臟模型
日本筑波大學和大日本印刷公司組成的科研團隊2015年7月8日宣佈，已研發出用3D打印機低價製作可以看清血管等內部結構的肝臟立體模型的方法。據稱，該方法如果投入應用就可以為每位患者製作模型，有助於術前確認手術順序以及向患者説明治療方法。
這種模型是根據CT等醫療檢查獲得患者數據用3D打印機制作的。模型按照表面外側線條呈現肝臟整體形狀，詳細地再現其內部的血管和腫瘤。
由於肝臟模型內部基本是空洞，重要血管等的位置一目瞭然。據稱，製作模型需要少量價格不菲的樹脂材料，使原本約30萬至40萬日元(約合人民幣1.5萬至2萬元)的製作費降到原先的三分之一以下。
利用3D打印技術製作的內臟器官模型主要用於研究，由於價格高昂，在臨牀上沒有得到普及。科研團隊表示，他們一方面爭取到2016年度實現肝臟模型的實際應用，另一方面將推進對胰臟等器官模型製作技術的研發 [27]  。
3D打印頭蓋骨
2014年8月28日，46歲的周至農民胡師傅在自家蓋房子時，從3層樓墜落後砸到一堆木頭上，左腦蓋被撞碎，在當地醫院手術後，胡師傅雖然性命無損，但左腦蓋凹陷，在別人眼裏成了個“半頭人”。 [28] 
除了面容異於常人，事故還傷了胡師傅的視力和語言功能。醫生為幫其恢復形象，採用3D打印技術輔助設計缺損顱骨外形，設計了鈦金屬網重建缺損顱眶骨，製作出缺損的左“腦蓋”，最終實現左右對稱。 [28] 
醫生稱手術約需5至10小時，除了用鈦網支撐起左邊腦蓋外，還需要從腿部取肌肉進行填補。手術後，胡師傅的容貌將恢復，至於語言功能還得術後看恢復情況。 [28] 
3D打印脊椎植入人體
2014年8月，北京大學研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎，這屬全球首例。據瞭解，這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之後長出了一顆惡性腫瘤，醫生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過，這次的手術比較特殊的是，醫生並未採用傳統的脊椎移植手術，而是嘗試先進的3D打印技術。 [29] 
3D打印手掌 3D打印手掌 [30]
研究人員表示，這種植入物可以跟現有骨骼非常好地結合起來，而且還能縮短病人的康復時間。由於植入的3D脊椎可以很好地跟周圍的骨骼結合在一起，所以它並不需要太多的“錨定”。此外，研究人員還在上面設立了微孔洞，它能幫助骨骼在合金之間生長，換言之，植入進去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長在一起，這也意味着未來不會發生鬆動的情況。 [29] 
3D打印手掌治療殘疾
2014年10月，醫生和科學家們使用3D打印技術為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。
這名女童名為海莉·弗雷澤，出生時左臂就有殘疾，沒有手掌，只有手腕。在醫生和科學家的合作下，為她設計了專用假肢併成功安裝。 [30] 
3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒
2014年10月13日，紐約長老會醫院的埃米爾·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷，它會在心臟內部製造“大量的洞”。在過去，這種類型的手術需要停掉心臟，將其打開並進行觀察，然後在很短的時間內來決定接下來應該做什麼。 [31] 
但有了3D打印技術之後，巴查醫生就可以在手術之前製作出心臟的模型，從而使他的團隊可以對其進行檢查，然後決定在手術當中到底應該做什麼。這名嬰兒原本需要進行3-4次手術，而現在一次就夠了，這名原本被認為壽命有限的嬰兒可以過上正常的生活。 [31] 
巴查醫生説，他使用了嬰兒的MRI數據和3D打印技術製作了這個心臟模型。整個製作過程共花費了數千美元，不過他預計製作價格會在未來降低。 [31] 
3D打印技術能夠讓醫生提前練習，從而減少病人在手術枱上的時間。3D模型有助於減少手術步驟，使手術變得更為安全。 [32] 
2015年1月，在邁阿密兒童醫院，有一位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez，由於疾病她的呼吸困難免疫系統薄弱，如果不實施矯正手術僅能存活數週甚至數日。
心血管外科醫生藉助3D心臟模型的幫助，通過對小女孩心臟的完全複製3D模型，成功地制定出了一個複雜的矯正手術方案。最終根據方案，成功地為小女孩實施了永久手術，現在小女孩的血液恢復正常流動，身體在治療中逐漸恢復正常。 [33] 
3D打印製藥
2015年8月5日，首款由Aprecia製藥公司採用3D打印技術製備的SPRITAM（左乙拉西坦，levetiracetam）速溶片得到美國食品藥品監督管理局（FDA）上市批准，並將於2016年正式售賣。這意味着3D打印技術繼打印人體器官後進一步向製藥領域邁進，對未來實現精準性製藥、針對性製藥有重大的意義。該款獲批上市的“左乙拉西坦速溶片”採用了Aprecia公司自主知識產權的ZipDose3D打印技術。
通過3D打印製藥生產出來的藥片內部具有豐富的孔洞，具有極高的內表面積，故能在短時間內迅速被少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞嚥性障礙的患者帶來了福音。
這種設想主要針對病人對藥品數量的需求問題，可以有效地減少由於藥品庫存而引發的一系列藥品發潮變質、過期等問題。事實上，3D打印製藥最重要的突破是它能進一步實現為病人量身定做藥品的夢想。 [34] 
3D打印胸腔
最近科學家們為傳統的3D打印身體部件增添了一種鈦制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。
3D打印胸腔 3D打印胸腔
這些3D打印部件的幸運接受者是一位54歲的西班牙人，他患有一種胸壁肉瘤，這種腫瘤形成於骨骼、軟組織和軟骨當中。醫生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨，以此阻止癌細胞擴散。 [35] 
這些切除的部位需要找到替代品，在正常情況下所使用的金屬盤會隨着時間變得不牢固，並容易引發併發症。澳大利亞的CSIRO公司創造了一種鈦制的胸骨和肋骨，與患者的幾何學結構完全吻合。
CSIRO公司根據病人的CT掃描設計並製造所需的身體部件。工作人員會藉助CAD軟件設計身體部分，輸入到3D打印機中。手術完成兩週後，病人就被允許離開醫院了，而且一切狀況良好。
3D血管打印機
2015年10月，中國863計劃3D打印血管項目取得重大突破，世界首創的3D生物血管打印機由四川藍光英諾生物科技股份有限公司成功研製問世。
該款血管打印機性能先進，僅僅2分鐘便打出10釐米長的血管。不同於市面上現有的3D生物打印機，3D生物血管打印機可以打印出血管獨有的中空結構、多層不同種類細胞，這是世界首創。 [36] 
美3D打印生物工程脊髓
2018年8月，美國明尼蘇達大學研究人員開發出一種新的多細胞神經組織工程方法，利用3D打印設備製出生物工程脊髓。研究人員稱，該技術有朝一日或可幫助長期遭受脊髓損傷困擾的患者恢復某些功能。 [37] 
美3D打印心臟肌泵
2020年7月，美國明尼蘇達大學研究人員在最新一期《循環研究》雜誌上發表報告稱，他們在實驗室中用人類細胞3D打印出了功能正常的釐米級人體心臟肌泵模型。研究人員稱，這種能夠發揮正常功能的心臟肌泵模型系統對於心臟病研究來説具有重要意義，而他們的成果向製造人類心臟這樣的大型腔室模型邁出了關鍵一步。 [38] 
3D打印乳腺癌腫瘤模型
2022年，美國科學家首次成功地對乳腺癌腫瘤進行了3D生物打印。 [58] 

3D打印房屋建築

一名行人從3D打印建築旁經過 一名行人從3D打印建築旁經過
2014年8月，10幢3D打印建築在上海張江高新青浦園區內交付使用，作為當地動遷工程的辦公用房。這些“打印”的建築牆體是用建築垃圾製成的特殊“油墨”，按照電腦設計的圖紙和方案，經一台大型3D打印機層層疊加噴繪而成，10幢小屋的建築過程僅花費24小時。 [39-40] 
3D打印房屋 3D打印房屋
2014年9月5日，世界各地的建築師們正在為打造全球首款3D打印房屋而競賽。3D打印房屋在住房容納能力和房屋定製方面具有意義深遠的突破。在荷蘭首都阿姆斯特丹，一個建築師團隊已經開始製造全球首棟3D打印房屋，而且採用的建築材料是可再生的生物基材料。這棟建築名為“運河住宅（Canal House）”，由13間房屋組成。這個項目位於阿姆斯特丹北部運河的一塊空地上，有望3年內完工。在建中的“運河住宅”已經成了公共博物館，美國總統奧巴馬曾經到那裏參觀。荷蘭DUS建築師漢斯·韋爾默朗（Hans Vermeulen）在接受BI採訪時表示，他們的主要目標是“能夠提供定製的房屋。” [17] 
2014年1月，數幢使用3D打印技術建造的建築亮相蘇州工業園區。這批建築包括一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。這些建築的牆體由大型3D打印機層層疊加噴繪而成，而打印使用的“油墨”則由建築垃圾製成。 [41] 
3D打印的模塊新材料別墅 3D打印的模塊新材料別墅
2015年7月17日上午，由3D打印的模塊新材料別墅現身西安，建造方在三個小時完成了別墅的搭建。據建造方介紹，這座三個小時建成的精裝別墅，只要擺上傢俱就能拎包入住。 [42] 

3D打印汽車行業

車身上靠3D打印出的部件總數為40個 車身上靠3D打印出的部件總數為40個
2014年9月15日，世界上已經出現3D打印建築、裙帽以及珠寶等，第一輛3D打印汽車也終於面世。這輛汽車只有40個零部件，建造它花費了44個小時，最低售價1.1萬英鎊（約合人民幣11萬元）。 [43] 
世界第一台3D打印車已經問世——這輛由美國Local Motors公司設計製造、名叫“Strati”的小巧兩座家用汽車開啓了汽車行業新篇章。這款創新產品在為期六天的2014美國芝加哥國際製造技術展覽會上公開亮相。
3D打印技術打印一輛車需時44小時 3D打印技術打印一輛車需時44小時
用3D打印技術打印一輛斯特拉提轎車並完成組裝需時44小時。整個車身上靠3D打印出的部件總數為40個，相較傳統汽車20000多個零件來説可謂十分簡潔。充滿曲線的車身由先由黑色塑料製造，再層層包裹碳纖維以增加強度，這一製造設計尚屬首創。汽車由電池提供動力，最高時速約64公里，車內電池可供行駛190至240公里。
儘管汽車的座椅、輪胎等可更換部件仍以傳統方式製造，但用3D製造這些零件的計劃已經提上日程。製造該轎車的車間裏有一架超大的3D打印機，能打印長3米、寬1.5米、高1米的大型零件，而普通的3D打印機只能打印25立方厘米大小的東西。 [44] 
芝加哥舉行的國際製造技術展覽會 芝加哥舉行的國際製造技術展覽會
2014年10月29日，在芝加哥舉行的國際製造技術展覽會上，美國亞利桑那州的Local Motors汽車公司現場演示世界上第一款3D打印電動汽車的製造過程。這款電動汽車名為“Strati”，整個製造過程僅用了45個小時。Strati採用一體成型車身，最大速度可達到每小時40英里（約合每小時64公里），一次充電可行駛120到150英里（約合190到240公里）。Strati只有49個零部件，動力傳動系統、懸架、電池、輪胎、車輪、線路、電動馬達和擋風玻璃採用傳統技術製造，包括底盤、儀表板、座椅和車身在內的餘下部件均由3D打印機打印，所用材料為碳纖維增強熱塑性塑料。Strati的車身一體成型，由3D打印機打印，共有212層碳纖維增強熱塑性塑料。辛辛那提公司負責提供製造Strati使用的大幅面增材製造3D打印機，能夠打印3英尺×5英尺×10英尺（約合90釐米×152釐米×305釐米）的零部件。 [45] 
3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)” 3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”
最近來自美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。該公司表示此款車由一系列鋁製“節點”和碳纖維管材拼插相連，輕鬆組裝成汽車底盤，因此更加環保。
Blade 搭載一台可使用汽油或壓縮天然氣為燃料的雙燃料700馬力發動機。此外由於整車質量很輕，整車質量僅為1400磅(約合0.64噸)，從靜止加速到每小時60英里(96公里)僅用時兩秒，輕鬆躋身頂尖超跑行列。 [46] 
全球首輛3D打印超級跑車誕生 全球首輛3D打印超級跑車誕生 [47]
2015年7月，美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。

3D打印電子行業

3D打印筆記本電腦 3D打印筆記本電腦 [48]
2014年11月10日，全世界首款3D打印的筆記本電腦已開始預售了，它允許任何人在自己的客廳裏打印自己的設備，價格僅為傳統產品的一半。
這款筆記本電腦名為Pi-Top，將會到2015年五月才會正式推出。但是，通過口耳相傳，它已在兩週內累計獲得了7.6萬英鎊的預訂單。
[48] 
服裝服飾
服裝服飾
服裝服飾(2張)
許多女人深知，遇到一件很合身的衣服是很不容易的事，用3D打印機制作的衣服，可謂是解決女人們挑選服裝時遇到困境的萬能鑰匙。一個設計工作室已經成功使用3D打印技術製作出服裝，使用此技術製作出的服裝不但外觀新穎，而且舒適合體。
這件裙子價格為1.9萬人民幣，製作過程中使用了2，279個印刷板塊，由3316條鏈子連接。這種被稱作“4D裙”的服裝，就像編織的衣服一樣，很容易就可以從壓縮的狀態中舒展開來。創始人之一，並擔任創意總監的傑西卡回憶説這件衣服花費了大約48個小時來印製。
這家位於美國馬薩諸塞州的公司還編寫了一個適用於智能手機和平板電腦的應用程序，這有助於用户調整自己的衣服。使用這個應用程序，可以改變衣服的風格和舒適性。
無影高跟鞋
2015年8月27日，深圳美女創客SexyCyborg發明了“無影高跟鞋”。它裏面是空的，可以裝進去一套安全滲透測試工具包。
無影高跟鞋
無影高跟鞋(3張)
“無影高跟鞋”足以令一些美女級黑客輕鬆攻破某些企業或政府機構的防禦，獲取到有價值的重要信息。每隻鞋裏面都有一個抽屜，使用者不用脱鞋就能把它拿下來。然後再把一套滲透測試套件裝進去，其中的部件都是黑客用的裝備。 [49] 

3D打印私人定製內衣

精美3d打印內衣 精美3d打印內衣
瑞士洛桑時尚設計團隊使用3d打印技術為客户量身定製內衣，他們設計的內衣極具想象力。設計師使用3d打印筆，通過點,圓,線的結合，勾畫出一個個精美的圖

3D打印海底鋪路

2019年5月14日，中國自主研製的第五代深水整平船“一航津平2”日前在江蘇南通下水，集基準定位、石料輸送、高精度鋪設整平、質量檢測驗收等於一體，從船體設計到建造均實現了國產化，多項性能居國際領先水平。“一航津平2”投產後將進一步鞏固中國在海底隧道基礎施工領域的世界領先地位。“一航津平2”因其鋪設作業的高效率和自動化，被形象地稱為深水碎石鋪設的“3D打印機”。 [50] 

3D打印發展方向

標準和標準的制定機構
當一間實驗室作出了圖紙，需要拿出來共享時，會發現有太多的格式和標準了，因此，3D 打印原型機這個領域看起來像是野蠻生長，毫無標準。
開源的設計、配置和軟件
當有了統一的標準後，3D 打印行業將會迎來開源。太多的團隊注重提高自己的3D 打印水平，在自我的閉環中發展。實際上，行業需要設備和軟件的開源，在統一的標準下產生更多有用、高效、開放的創新。
原型機實驗室
原型機打印並不受到重視，所以很多醫療器械商都是在一個髒亂、佈滿灰塵的地方放置打印設備。其實，現在已經有商業化運營的3D 打印實驗室，來幫助這些企業打印出質量更高的原型機。 [51] 
2023年，麻省理工學院工程師團隊開發出一種程序，可3D打印患者柔軟而靈活的心臟複製品，並可控制其泵送動作，以模仿患者的泵血能力；倫斯勒理工學院科學家團隊首次在實驗室培養的人類皮膚組織中3D打印出毛囊。 [68] 

3D打印政策引領

中共中央政治局常委、國務院總理李克強主持國務院專題講座 中共中央政治局常委、國務院總理李克強主持國務院專題講座
2015年8月23日，中共中央政治局常委、國務院總理李克強主持國務院專題講座，討論加快發展先進製造與3D打印等問題。 [52] 

3D打印重要事件

2013年9至12月，日本橫濱某大學職員居村佳知用家裏的電腦和3D打印機制作出樹脂材料的槍支部件，並組裝成兩把手槍。 [53] 
2013年11月，涉案男子居村佳知在社交網絡上稱“雖然已經依照《槍刀法》進行了改造，但仍有被警察搜查的風險，可這是有意義的行為”、“我要進行日本第一把6連發3D打印左輪手槍的試射”，暗示將公佈試射視頻。居村隨後在視頻網站上傳了自制左輪手槍的射擊視頻。神奈川警方2014年掌握這些線索後，隨即對其展開了調查。 [53] 
2014年4月，居村佳知被發現在家中持有這些槍支。 [53] 
2014年10月20日，日本橫濱地方法院對前大學職員居村佳知被控違反《槍刀法》和《武器等製造法》用3D打印機自制手槍案做出判決，判處被告有期徒刑兩年。檢方求刑3年零6個月。檢方在總結陳詞中指出，被告在網上公開槍支製造方法和3D數據，濫用3D打印機可能會從根本上顛覆通過槍支管制維護的社會治安，“刑事責任重大”。辯方則表示“被告並未意識到自己違法”，要求判處緩刑。 [53] 
2022年6月，澳大利亞一名18歲男子涉嫌在家中用三維（3D）打印機打造出一支功能齊全的槍，受到涉槍犯罪指控。 [57] 
當地時間2023年3月11日，在佛羅里達州的卡納維拉爾角空軍基地，世界上首枚3D打印火箭，也就是美國相對航天公司的“人族一號”多次嘗試發射均宣告失敗，這也是在不到一週的時間內，該火箭再次被迫推遲發射。 [61] 
2024年1月，俄羅斯烏拉爾聯邦大學科研人員將釹、鐵和硼的納米晶體合金粉末通過3D打印技術製成任意形狀的磁鐵，在室温情況下比其他類型磁鐵能儲存更多“磁性”能量，具有高矯頑力，且不含鈷。研究結果發表在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》雜誌上。科研人員研究了納米晶體合金再磁化過程，提出了材料顆粒接觸時材料參數改變的模型，能完美描述實驗中觀察到的性能，為創建磁性系統奠定了基礎。這種技術能使高科技設備的永磁材料更小型化、輕便，成本更低。下一步，科研人員將研究通過3D打印的材料再磁化過程，尋找獲得與永磁材料相當磁性的方法。 [69] 
參考資料
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