中国产业结构的转型升级对增材制造技术提出了重大需求，这一技术将推动中国制造业由“制造导向"向“设计导向”转变，助力实现中国创造的“功能性优先”理念，是制造业发展历程中的重要转折点。
图源：First Mold
增材制造技术的工艺流程相对较短，可与铸造、金属冷喷漆、机加等现有的制造工艺进行快速整合，形成复合制造工艺体系，这不仅缩短了生产周期，还降低了制造成本"。增材制造技术具有较强的稳定性，一般来说，增材制造的过程可以分为3D建模、转化为表面三角化数据格式(STL)、切片处理、增材制造、去除增材制造支撑、产品后处理6个步骤。
增材制造技术在许多领域展现出了其独特的优势和广泛的应用潜力，不仅适用于新产品的开发、快速单件及小批量零件的制造、模具的设计与制造等，也适用于较难加工的原材料制造、复杂形状零件的制造、装配检验和快速返求工程等。
为规范和指导增材制造技术的发展，促进国内增材制造领域的规范化建设，各个相关行业和部门依托自身的科研技术实力和丰富的经验，相继推出了多项标准体系。据统计，目前大约已发布实施59项国家标准、14项行业标准、9项地方标准、1项团体标准。这些标准涵盖了设备、材料、设计以及工艺等多个方面，规范了行业的技术章程，也将推动中国增材制造技术在基础研究、关键共性技术、关键设备、零部件、应用规范等方面的重大突破“。
在推广使用过程中，增材制造技术面临着诸多的瓶颈和挑战，在产品设计、参数处理等方面都需要较高的专业性。随着AI(人工智能)技术、大数据技术的发展，为了优化生产流程，研究人员将机器人技术和机器学习应用到增材制造中，以此达到智能化、简便化的应用效果。
增材制造(3D)技术的主要分类
增材制造(3D打印)的工作原理是将3D实体通过软件分层离散、计算机数字控制成形系统变成若干个二维界面，然后引导打印机将粉末、树脂等特殊材料通过激光束、热熔喷嘴、堆积粘结等方式逐层打印出来，最后叠加成3D立体部件，从而制作出实体产品"。
增材制造技术的种类较多，目前主要是以SLA、SLS、熔融沉积成型(FDM)、直写成型技术(DIW)等为主。其中，增材制造技术广泛应用的是SLA技术、SLS技术、FDM技术。
（1）立体光固化成型工艺(SLA)
SLA是最早商业化的增材制造技术之一，其以液态光敏树脂为原材料，在计算机的控制下，按照预定零件各切片层截面的轮廓轨迹，将液态感光光束逐点进行扫描成液态光敏树脂，使其被扫描部位的光敏树脂经光聚合(固化)反应后，生成零部件的一个薄层截面"。当一层树脂固化完成后，升降台开始控制工作台下移一个层厚的距离，并将一层新的液态树脂覆盖在原先固化好的树脂层面上，再进行下一层的扫描固化，使新固化好的一层在前一层上牢固地黏合，如此重复，直至整个零件层叠完毕"。其工作原理如图1所示。
（2）选择性激光烧结(SLS)
SLS是以粉末为原材料的增材制造(3D打印)技术，其以冶金机制作为液相烧结机制，是增材技术中工艺最复杂的一种。该技术的加工过程由成型和后处理工艺组成，成型工艺需要先使用铺粉滚轴将一层粉末材料铺设在3D打印机内部；然后利用计算机控制激光束温度使粉末材料局部熔化，并保留粉末颗粒固相形态；最后通过后处理工艺的液相凝固、固相颗粒重排粘合进行层层循环堆积与烧结，直至打印出完整的三维物体。其工作原理及工艺参数如图2所示。
(3) 熔融沉积成型(FDM)
FDM是将粉末注射成型技术与增材制造(3D打印)技术结合在一起的一种金属3D打印技术。该技术是将丝状的热塑性材料送人加热喷头，加热至熔融状态，然后再通过带有微细喷嘴的喷头挤出粘结到工作台面上。
当温度低于固化温度时材料开始固化，这样打印出的材料与前一个层面迅速熔结在一起，当每一层面完成后，工作台便下降一个层面的高度，打印机再继续进行下一层的打印，通过材料的层层堆积，直到物体成型。其打印原理及工艺流程如图3所示。
（4）直写成型技术(DIW)
DIW属于水凝胶的增材制造，通过层叠方式注浆成型，快速制备三维复杂结构。其操作简单，机械成本小，打印材料的范围广泛，在常温空气的环境中即可完成打印过程。
DIW技术的工作原理是，在打印过程中，浆料的进给量可通过调节气压的高低、注射泵活塞的位移或螺杆的转速进行控制，通过喷嘴挤出丝并逐层堆叠固化，最终形成三维结构。其工作原理如图4所示。
增材制造的材料分类
增材制造的材料是增材制造技术发展的核心基础，其材料的种类和性能在一定程度上决定了增材制造是否能够得到更广泛的应用。
按照制造材料的种类，增材制造可分为有机高分子材料增材制造、金属材料增材制造、无机非金属材料增材制造等。
图源：Kintek Solution Ltd
（1）有机高分子材料
3D打印高分子材料增材制造主要是通过特定的热源形式来实现成型过程，主要包括光敏树脂液材、超高分子量聚合物、丝材等材料。
光敏树脂液材主要适用于光聚合和材料喷射的增材制造(3D打印)技术，特别是在SLA中发挥着关键作用；丝材主要适用于FDM技术。
聚合物是迄今为止 3D 打印中使用最广泛的材料，因其多功能性、低成本和易用性而受到重视。它们大致分为两类。热塑性塑料是指可以多次熔化和固化而不会降解的塑料。这使得它们非常适合基于长丝的打印。常见示例包括：
- PLA（聚乳酸）：
易于打印且可生物降解，非常适合快速原型制作和非功能性模型。 - ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）：
比 PLA 更坚固、耐温性更好，用于手机壳和汽车饰件等功能部件。 - PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯）：
在强度、耐温性和易打印性之间取得了良好的平衡。常用于机械部件。 - 尼龙 (PA)：
以其卓越的韧性、柔韧性和耐用性而闻名，非常适合齿轮、活动铰链和其他高磨损部件。
（2）金属材料
3D打印的金属材料主要包括粉末和丝材这两种形式。在增材制造中，粉末的流动性关乎打印成品的质量与精度，因此，增材制造要求金属粉末具有纯净度高、球形度好、粒径分布窄等特点。
目前，增材制造的金属材料应用种类丰富，一方面，分为工业领域常用的钛合金、钴铬合金、铁镍合金、不锈钢和铝合金材料等，这些合金材料适用于航空航天、汽车制造、机械加工等;另一方面，还可分为用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。
（3）无机非金属材料
无机非金属材料的种类非常多，其高强度、高硬度、强耐腐蚀、透光、导电等性能使其在众多领域中具有显著的优势。目前用于增材制造的主要有陶瓷、混凝土等无机非金属材料。
增材制造陶瓷材料的工艺是将陶瓷粉末与特殊的粘结剂混合，其优异的耐磨性、耐高温性、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性等特点，使其主要用于制造要求耐高温及化学性能高的零件。
增材制造技术对混凝土材料的性能要求比较高，对硬化后的混凝土需要有较好的力学性能和耐久性，对于可挤出性的混凝土浆体需具备较好的黏聚性等。只有具备了这些优异的性能，才能在打印出结构强度高、空隙小的构件同时，不会出现坍塌、倾斜等问题，从而保证打印施工的顺利进行。
来源：增材制造(3D打印)技术的发展及分类、Kintek Solution Ltd