隨著人類社會的發展以及文化、藝術、生產工具和技術的進步，經濟不斷向前發展。在幾千年的歷史長河中，中國以其卓越的文明遙遙領先於世界各國，特別是經濟實力尤為突出。從英國人安格斯·麥迪森所著《世紀經濟千年史》我們可以看出，中國經濟總量占世界經濟的比重，公元1000年為22.7%，公元1500年為25%，公元1600年為29.2%，東方文明領先於西方世界。
然而這壹格局在17世紀以後發生了根本的變化。隨著資本主義制度在英國的確立，蒸汽機開始應用於生產領域，機器生產代替手工生產，整個世界從“手工業時代”跨入“蒸汽時代”，第壹次工業革命拉開大幕，極大地推動了歐洲各國的經濟發展。由於生產方式的改變，生產能力得到大幅提高，國內市場無法及時消化日益增長的商品生產，於是英、法、德、意、荷等資本主義國家紛紛向亞、非等其他各洲拓展殖民地，尋找新的市場與原料供應地。顯然以英、法、德、意、荷為代表的歐洲文明已經趕上並超過亞洲，從而形成東方從屬於西方的局面，可謂制造改變世界格局。最具實質性的變化是在第二次工業革命到20世紀中葉。1870年以後，由於電力的廣泛應用，世界由“蒸汽時代”邁向“電氣時代”，科學技術的發展突飛猛進，各種新技術、新發明層出不窮，並被迅速應用於工業生產，大大促進了世界經濟的發展。特別是美國的崛起，足以說明制造業對壹個國家有著重要的作用。18世紀末，美國獨立以後仿效英國走工業化現代化的道路。由於英國自伊麗莎白時代開始, 制造業得到國家的鼓勵, 商業勢力開始向全球擴展。法國在路易十四統治時期, 工商業取得了長足的進步, 西班牙、葡萄牙在世界各地搶占大量商業據點, 連俄國與土耳其等國家也在發展商業與制造業。這是壹個時代的潮流。因此, 美國意識到只有致力於工商業發展, 特別是制造業的發展與使用機器，美國才能躋身於世界大國的行列。基於這種理念，美國大力發展制造業。19世紀上半葉, 美國最主要的發展是創立新的工廠體制。它把原來的壹些分散的制作過程加以合並,實行新的分工, 而後將制造某種商品的所有工序集中在壹個工廠, 置於統壹的管理之下。經過壹百余年的發展，到十九世紀末，世界金融中心由倫敦轉移至紐約，美國成為世界上最發達的國家，世界第壹經濟大國。可以說制造業不僅改變著世界格局，而且其發展水平決定著壹個國家的發達程度。如美國68%的財富來自於制造業，國民總產值的49%是由制造業提供的。我國自改革開放以後制造業得到迅猛發展，2011年，我國高技術制造業年總產值達9.2萬億元，約占我國GDP比重19.51%，加工貿易出口總產值達8354億美元，約占我國GDP比重為11.2%。制造業的發展不僅為老百姓的日常生活提供了保障，也為提升我國的綜合國力奠定了基礎。
自2008年美國金融導致的全球經濟危機爆發以來，世界經濟似乎始終都未走出低谷，盡管期間也曾多次試圖反彈，但最終仍因後勁不足而增長乏力。歷史經驗反復證明，在全球經濟陷入衰退之時，正是新經濟萌芽和新技術誕生之時。全球經濟之萎靡不振，表明傳統的生產關系已經嚴重阻礙了生產力的發展，變革將成為生產關系新的動力。
今年以來，對第三次工業革命的探討達到高潮。美國學者傑裏米·裏夫金稱，互聯網與新能源的結合，將會產生新壹輪工業革命——這將是人類繼19世紀的蒸汽機和20世紀的電氣化之後的第三次“革命”。而英國《經濟學人》雜誌也指出，3D打印技術市場潛力巨大，勢必成為引領未來制造業趨勢的眾多突破之壹。這些突破將使工廠徹底告別車床、鉆頭、沖壓機、制模機等傳統工具，改由更加靈巧的電腦軟件主宰，這便是第三次工業革命到來的標誌。
3D打印技術屬於壹種非傳統加工工藝，也稱為增材制造、快速成型等，是近30年來全球先進制造領域興趣的壹項集光/機/電、計算機、數控及新材料於壹體的先進制造技術。與切削等材料“去除法”不同，該技術通過將粉末、液體片狀等離散材料逐層堆積，“自然生長”成三維實體，該技術將三維實體變為若幹二維平面，大大降低了制造復雜程度。理論上，只要在計算機上設計出結構模型，就可以應用該技術在無需刀具、模具及復雜工藝條件下快速地將設計變為實物。該技術特別適合於航空航天、武器裝備、生物醫學、模具等領域中批量小、結構非對稱、曲面多及內容結構零部件（如航空發動機空心葉片、人體骨骼修復體、隨形冷卻水道）的快速制造，符合現代和未來的發展趨勢。
3D打印技術的起源與發展
3D打印技術的核心制造思想最早起源於美國。早在1892年,J.E.Blanther在其專利中曾建議用分層制造法構成地形圖。1902年，Carlo Baese的專利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1904年，Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線，然後將這些紙板紙板粘結成三維地形圖的方法。20世紀50年代之後，出現了幾百個有關3D打印的專利。80年代後期，3D制造技術有了根本性的發展，出現的專利更多，僅在1986-1998年間註冊的美國專利就有24個。1986年Hull先生發明了光固化成型(SLA，Stereo lithography Appearance )，1988年Feygin發明了分層實體制造，1989年Deckard發膽了粉末激光燒結技術( SLS,Selective Laser Sintering)，1992年Crump發明了熔融沈積制造技術(FDM,Fused Deposition Modeling )，1993年Sachs先生在麻省理工大學發明了3D打印技術。
隨著3D打印專利技術的不斷發明，相應地用於生產的設備也被研發出來。1988年美國的3D Systems公司根據Hull的專利,生產出了第壹臺現代3D打印設備——SLA-250（光固化成形機），開創了3D打印技術發展的新紀元。在此後的10年中，3D打印技術蓬勃發展，湧現出了十余種新工藝和相應的3D打印設備。1991年Stratasys的FDM設備、Cubital的實體平面固化（SGC,Solid Ground Curing）設備和Helisys的LOM設備都實現了商業化。1992年DTM（現在屬於3D Systems公司）SLS技術研發成功。1994年德國公司EOS推出了EOSINT選擇性激光燒結設備。1996年3D Systems公司使用噴墨打印技術制造出其第壹臺3D打印機——Actua 2100。同年Z Corp也發布了Z402 3D打印機。總體而言，美國在設備研制、生產銷售方面占全球主導地位，其發展水平及趨勢基本代表了世界的發展水平及趨勢。歐洲和日本也不甘落後，紛紛進行相關技術研究和設備研發。當時雖然臺灣大學擁有LOM設備，但臺灣各單位及軍方的引進安裝4SL系列設備，香港生產力促進局和香港科技大學、香港理工大學、香港城市大學等都擁有RP設備，其重點是有關技術的應用與推廣。
鄧小平同誌說，科學技術是第壹生產力。3D打印技術作為目前最為先進的壹種制造方式，也代表了目前全球最前沿的科學技術。黨和國家歷來重視科技產業的發展。在上世紀80年代中期，黨中央、國務院就提出了實施了高技術研究發展計劃，對中國未來經濟和社會發展有重大影響的生物技術、信息技術、自動化技術、新材料技術、激光技術等眾多領域，確立了15個主題項目作為突破重點，以追蹤世界先進水平。在這種形勢下，1994年作為國內第壹家從事3D打印的北京隆源自動成型有限公司成立，公司註冊資金200萬美元，專門進行快速成型設備的研發和銷售，並於當年成功制造了中國第壹臺SLS快速成型設備——AFS-360。這種設備以聚丙烯（PP）、塑料粉末（PS）等為原材料，用於生產假牙、高爾夫球桿球頭、頭骨等。
3D打印技術與裝備水平
在裝備的研發方面，德國、美國和日本在該領域處於世界領先水平，並已形成了多家專業化和規模化研制和生產3D打印設備的知名企業，如德國EOS、美國3D Systems以及日本CMET公司。3D Systems公司生產的SLA裝備在國際市場上占最大比例。該企業自1988年以來相繼推出了SLA-250、250HR、3500、5000、7000以及Viper Pro System等SLA裝備（最大形成空間達到1500×750×550mm）其主要技術優勢為裝備使用壽命長（5000小時以上），成形精度高（層厚可達0.025mm），成形效率高。日本的Denken工程公司和Autostrade公司打破SLA裝備使用紫外線光源的常規，率先使用680nm左右波長的半導體激光器作為光源，大大降低了SLA裝備的成本。在SLS裝備方面，德國EOS公司和美國3D Systems公司是世界上該技術的主要提供商。成形材料由早期的高分子材料拓展至金屬、陶瓷等功能材料，成形精度約為0.1-0.2mm，成形空間逐漸增大，最大臺面超過500mm。在金屬直接3D打印方面，世界範圍內已經有多家成熟的裝備制造商，包括德國EOS公司（EOSING M270）、美國MCP公司（Realizer系列）、德國Concept laser公司（M Cusing系列）。瑞典Acram公司的EBM裝備也占有重要地位。
北京隆源公司自1994年研制成功第壹臺激光快速成型機開始，便傾力開發選區激光粉末燒結（SLS）快速成型機，同時致力於快速原型的應用加工服務。先後推出了AFS-360、500、laserCore5100、5300、7000等型號的SLS裝備（最大成形空間為1400×700×400mm），目前擁有110多家設備用戶及100多家加工服務用戶，市場主要集中在航空航天、汽車制造、軍工和鑄造行業等。作為公司總經理的馮濤，畢業於清華大學，曾任職於清華大學高分子材料研究所，具有較好的高分子材料和激光光學理論知識和實踐經驗，是我國最早從事激光快速自動成型技術研究的專家之壹。他對於3D打印技術的應用與材料有著很深的造詣。早在1995年他就提出將SLS應用於快速精密制造。與其他3D打印機技術相比，SLS最突出的優點在於它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱後能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。由於SLS成型材料品種多、用料節省、成型件性能分布廣泛，適合多種用途以及SLS無需設計和制造復雜的支撐系統，所以SLS的應用越來越廣泛。在他的帶領下，隆源公司成功研制出鑄造熔模、蠟模壓型及鑄造型殼等復雜工藝制作方法，後來又研制出聚苯乙烯粉末、資材料在3D打印中的應用方法，如今馮濤又著手研究金屬粉末在SLS技術中的應用，並取得了壹定的成效。在他看來，實現使用高熔點金屬直接燒結成型零件，對用傳統切削加工方法難以制造出高強度零件對3D打印技術更廣泛的應用具有特別重要的意義。SLS成形技術在金屬材料領域中研究方向應該是單元體系金屬零件燒結成型，多元合金材料零件的燒結成型，先進金屬材料如金屬納米材料，非晶態金屬合金等的激光燒結成型等，尤其適合於硬質合金材料微型元件的成型。此外根據零件的具體功能及經濟要求來燒結形成具有功能梯度和結構梯度的零件。隨著對激光燒結金屬粉末成型機理的掌握對各種金屬材料最佳燒結參數的獲得，以及專用的快速成型材料的出現，SLS技術的研究和引用必將進入壹個新的境界。
廣泛的應用領域
作為壹項集光/機/電、計算機、數控及新材料於壹體的先進制造技術，3D打印技術已廣泛應用於航空航天、軍工與武器、汽車與賽車、電子、生物醫學、牙科、首飾、遊戲、消費品和日用品、食品、建築、教育等眾多領域。可以預見的是，3D打印技術將更趨向於日常消費品制造、功能零件制造及組織與結構壹體化制造的方向。
航空航天：航空航天產品具有形狀復雜、批量小、零件規格差異大、可靠性要求高等特點，產品的定型是壹個復雜而精密的過程，往往需要多次的設計、測試和改進，耗資大、耗時長，傳統方法難以制造，3D打印技術以其靈活多樣的工藝方法和技術優勢而在現代航空航天產品的研制與開發中具有獨特的應用前景。在國外3D打印技術很早就應用於航空航天領域。美國波音公司應用3D打印技術與傳統鑄造技術相結合，制造出鋁合金、鈦合金、不銹鋼等不同材料的貨艙門托架等制件；通用公司應用3D打印技術制造航空航天與船舶葉輪等關鍵制件；比利時Materialise公司的Mammoth激光快速成型系統，其壹次性最大加工尺寸可達2200mm；在國內，北京隆源憑著自身的技術優勢，我國航天部等部門及飛機制造公司提供直升機發動機、直升機機匣、蝸輪泵、鈦機架、排氣道（最大高度達到2800mm）、飛機懸掛件、飛輪殼等飛機零部件的生產服務。
軍事工業：3D打印技術和傳統制造技術相比，具有簡單化，易操作性等特點，特別是對於壹些新材料的加工，成效尤為顯著。比如鋁合金壹直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料。鋁合金具有密度低、強度高、抗腐性好，耐高溫等特點，作為結構材料，因其加工性能優良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發揮材料的潛力，提高構件剛、強度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質結構材料。美國軍方應用3D打印技術輔助制造導彈用彈出式點火器模型，取得了良好的效果。在我國鈦合金已經廣泛應用於自行火炮炮塔、構件、裝甲車、坦克、軍用直升機等的制造。1999年，北京隆源自動成型有限公司利用3D打印技術，參與完成了若幹項國家重點項目的開發研制任務，如：用於大推力火箭的液氧－煤油和液氧－液氫發動機；JS-Ⅱ型新式坦克的渦輪增壓器，衛星陀螺儀框體；紅外制導儀觀測鏡殼體等，進壹步推動了我國軍事工業的發展。
汽車制造：目前德國奧迪汽車公司（Audi）使用3D打印技術成功的KUKA機器人來制造的Audi RSQ汽車。隨著我國汽車工業的發展，汽車產量的迅猛增長，但其中壹些關鍵性零部件日趨復雜化、大型化和輕量化，要求零部件的整體化、集成化制造，采用模具進行翻砂制模的傳統工藝，模具越來越復雜，活塊數量也急劇增加，這些因素都制約了我國汽車工業的發展。為此，北京隆源公司總經理馮濤展開3D打印技術生產汽車發動機的研究。SLS是利用紅外激光光束所提供的熱量熔化熱塑性材料以形成三維零件。加工開始時先將壹層很薄(100μm～250μm)的熱塑性粉末均勻地鋪在工作平臺上，輔助加熱裝置將其加熱到熔點以下的溫度，在均勻的粉末表面，計算機控制激光按照零件當前層的信息掃描，激光掃描到的地方粉末燒結形成固體，激光未掃描到的地方仍是粉末，可以作為下壹層的支撐並能在成型完成後去除。上壹層制作完畢後成型活塞下降壹層，供粉活塞上升，用鋪粉滾筒將粉體從供粉活塞移到成型活塞，將粉體鋪平後即可掃描下壹層。不斷重復這個輔粉和選區燒結過程直到最後壹層，這樣壹個三維實體就制作出來了。SLS最大特點壹個是成型過程與復雜程度無關，因此特別適合於內部結構極其復雜的發動機缸體、缸蓋、進排氣管等部件；另壹個重要的特點是成型材料廣泛，特別是可以用鑄造的樹脂砂和可消失熔模材料成型，因此，可以通過與鑄造技術結合，快速鑄造出發動機的部件。SLS技術將快速成型與傳統鑄造技術有效結合快速制造復雜金屬零件的技術。發動機的缸體、缸頭壹般都是鑄造產品，利用快速鑄造技術可以在很短時間內得到與最終產品材料壹致、性能接近的發動機產品供測試與檢驗。馮濤認為，SLS技術與鑄造技術結合，衍生出快速鑄造技術，其工藝特征是簡捷、準確、可靠和具有延展性，可有效地應用於發動機設計開發階段中樣機的快速制造。其適合單件和小批量試制和生產的特點，可迅速響應市場和提供小批量產品進行檢測和試驗，有助於保證產品開發速度。其成型工藝過程的可控性，可在設計開發階段低成本地即時修改，以便檢驗設計或提供裝配模型。有助於提高產品的開發質量，其快速成型原材料地多元性，為產品開發階段提供了不同地工藝組合，由於SLS原材料的國產化和成型工藝可與傳統工藝有機結合，有助於降低開發成本，其組合工藝的快捷性，支持產品更新換代頻次的提高，有助於推動產品早日進入市場。利用3D打印技術，為汽車制造商生產發動機缸體、缸蓋、變速箱殼等，不僅制造速度快而且精度高，從而使得汽車復雜零部件制造變得數字化、精密化、柔性化、綠色化。如今，國內眾多的高鐵、動車、地鐵的發動機都有隆源的產品。
生物醫藥：目前3D打印技術也被應用到生物醫藥方面，包括骨骼、牙齒、人造肝臟、人造血管、藥品制造等。在生物制造方面，歐美等發達國家研究較多、範圍較廣且已經取得臨床應用：在美國利用SLA制造技術，使用生物相容樹脂可以制作醫用助聽器、眼睛水晶體模型、人工牙齒等；在意大利利用SLA制造技術制造了人體骨骼修復體。1998年，北京隆源公司與北京大學口腔醫院合作，由口腔醫院將患者的CT掃描數據從CT工作站經Magics軟件處理後傳輸至PC機上 ,以標準格式(Dicom 格式)刻錄存儲 ,提供給北京隆源公司，北京隆源公司利用開發研制AFS-320型快速成型機, 采用選區激光粉末燒結法 ,原料為聚苯乙烯粉末 ,制作成實體模型,醫治顴上頜骨骨纖維異常增生癥，取得了很好的療效，同時在陳舊性顴骨顴弓粉碎性骨折的治療，臨床應用結果表明治療效果良好。
重要的戰略意義
3D打印技術有著廣