3D打印本來是上個世紀的技術，不過近一年以來的高速發展讓3D打印回到大眾視野，對我們的生活可能產生前所未有的影響。通過3D打印技術，我們甚至可以創造出任何東西，包括那些結構復雜，或者是精度要求很高的產品，因此它可以把人類的想象力更完美地還原。未來，“定制”也許將成為常態。

3D數字化就是利用計算機來生成數字化的3D圖紙模型，以便輸出到3D打印機。目前有兩類方法進行3D數字化。第一類是使用3D設計軟件，由設計師從無到有地設計3D數字化產品。目前常見的3D商業設計軟件有：SolidWorks、AutoCAD、等。此外，還有多款各有特色的免費設計軟件：Blender、Tinkercad等，其中很多還支持基于WebGL的網絡在線編輯。

當然，并非人人都有能力自己設計3D形狀，因此第二類3D數字化就是3D掃描，基于計算機視覺、計算機圖形學、模式識別與智能系統、光機電一體化控制等技術對現實存在的3D物體進行掃描采集，以獲得逼真的數字化重建。3D掃描技術分主動掃描與被動掃描兩種。

主動式掃描是對被測物體附加投射光，包括激光、可見白光、超聲波與X射線等。其中激光線式的掃描，可以掃描大型的物體，但是由于每次只能投射一條光線，所以掃描速度慢。而目前最新的基于結構白光的掃描設備，能同時測量物體的一個面，點云密度大、精度高，在快速采集物體三維表面信息方面具有獨特優勢。此外還有基于光照編碼的掃描設備，如微軟2010年發布的Kinect，具有實時性的特點。

被動式掃描對被測物體不發射任何光，而是通過采集被測物表面對環境光線的反射進行，因不需要規格特殊的硬件，所以成本非常便宜。被動式掃描重建技術，如Autodesk最新的123DCatch，通常基于計算機三維視覺的理論方法，如立體視覺法等。受環境光照對圖像質量的影響，被動式掃描往往精度較低、噪聲誤差較大。

在獲得3D掃描的原始數據后，往往還需對其進行復雜的處理，如將多個視角的形狀片段進行對齊和拼接配準，以統一在同一個世界坐標系下。此外還需進行漏洞修補、噪聲去除、三角化、重網格化等，以生成最終的高質量水密曲面。

目前還沒有一種成熟的3D數字化技術能夠對自然界的任意形狀進行全自動地真實重建，如對于人體的頭發等。因此在實際操作過程中，往往需要同時結合多種掃描技術，以及一定的手工編輯，以獲得一個好的重建質量。

3D打印誕生于上世紀80年代

3D打印并非是新鮮的技術，這個思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發展和推廣。早期的3D打印用于將虛擬世界中復雜的3D數字化模型變成客觀世界中真實存在的3D實體。與傳統的“切削去除材料”的加工技術不同，3D打印采用“逐層增加材料”的方式來生成3D實體。3D打印無需機械加工或任何模具，這樣極大地減小了復雜產品的制造難度，縮短了研制周期。目前3D打印在電影制作、游戲動漫、醫療、教育、建筑、文物考古、生產制造業都發揮了獨特的作用。

3D打印成為近年來的新聞熱點，與2006年英國Reprap開源項目的發布不無關系。Reprap是3D桌面打印發展的基石，直接催生了包括Makerbot在內的一大批廉價普及型3D打印機，價格從幾千到幾萬元人民幣不等。

而在高精度大尺寸工業打印領域，美國3DSystems和Stratasys兩大公司占據了大部分的市場份額。當然，在這個新技術競爭激烈的領域不乏挑戰者，如Mcor公司2012年新推出的Iris全彩打印機，只需普通A4辦公紙作為原材料，具有超低的成本優勢和綠色環保的優勢。在國內，由亞洲制造業協會聯合華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等科研機構和企業發起的中國3D打印技術產業聯盟于2012年成立。

目前，3D打印機已經能夠使用各式各樣的新材料（液體、粉末、塑料絲、金屬、沙子、紙張甚至巧克力、人體干細胞等），通過噴墨沉積、熔融沉積成型、激光燒結、立體光刻等工藝將三維數字模型變成實物，從玩具、工具，到廚房用品、建筑、時尚衣服應有盡有，甚至還可直接打印具備觸感的人造耳朵、人體骨骼、人造假牙、鮮肉，以及槍支、跑車、無人飛機等。

我國發展3D打印產業意義重大

發展3D打印產業，可以在提升我國工業領域的產品開發水平的同時有助于攻克技術難關，并且易形成新的經濟增長點，促進就業。當前，全球正在興起新一輪數字化制造浪潮。發達國家面對近年來制造業競爭力的下降，大力倡導“再工業化、再制造化”戰略，提出智能機器人、人工智能、3D打印是實現數字化制造的關鍵技術，并希望通過這三大數字化制造技術的突破，鞏固和提升制造業的主導權，加快3D打印產業發展，推動我國由“工業大國”向“工業強國”的轉變。

發展3D打印產業，可以提升我國工業領域的產品開發水平，提高工業設計能力傳統的工業產品開發方法，往往是先開磨具，然后再做出樣品，而運用3D打印技術，無需開磨具，可以把制造時間降低為以前的1/10到1/5，費用降低到1/3以下。一些好的設計理念，無論其結構和工藝多么復雜，均可利用3D打印技術，短時間內制造出來，從而極大地促進了產品的創新設計，有效克服我國工業設計能力薄弱的問題。

發展3D打印產業，可以生產出復雜、特殊、個性化產品，有助于攻克技術難關3D打印可以為基礎科學技術的研究提供重要的技術支持。在航天、航空、大型武器等裝備制造業，零部件種類多、性能要求高，需要進行反復測試。運用3D打印，除了在研制速度上具有優勢外，還可以直接加工出特殊、復雜的形狀，簡化裝備的結構設計，化解技術難題，實現關鍵性能的趕超。

發展3D打印產業，可以形成新的經濟增長點，促進就業隨著3D打印的普及，“大批量的個性化定制”將成為重要的生