1.1 3D列印概述

隨著人類社會的發展與進步，材料加工成型技術也發生了翻天覆地的變化。石器時代，人類就可以基於切削等手段用石頭製造簡單的工具。此後，材料的加工成型方式隨著科學技術的發展逐漸趨於精細化與高效化，但是傳統的加工成型依然長期依賴於以下兩種方法：一是基於材料去除（切、削、鑽、磨、鋸等）的自上而下的「減材技術」，比如鋁合金部件可以經過車床切削加工成不同形狀的部件；二是基於材料顆粒或部件組裝的模塑法，比如顆粒狀的熱塑性高分子材料可以在模具中被熱加工成型為不同幾何形狀的製品。雖然傳統的加工成型方法取得了極大的發展，但是受工藝的局限，「減材技術」與模塑法在成型較複雜的幾何形狀時依然面臨著成型困難、週期長、成本高和廢棄物多等諸多問題。自20世紀末以來，「積層技術」取得了突破性的進展，「積層技術」是基於材料自下而上地逐層堆積從而獲得目標製品的一種成型方式，又可形象地稱之為3D列印。相比傳統的加工成型方法，3D列印特殊的成型工藝決定了其具有成型形狀豐富、節能環保、成型週期短與低成本等優勢。顯然，3D列印對於傳統加工成型方法具有里程碑式的意義，其研究與發展將極大地促進與協助傳統加工成型方法與傳統製造業的發展。