大部分人了解3D打印技术是源于《经济学人》刊发题为《3D打印如何改变世界》的封面文章。文章描绘了这样的一个场景：“你在电脑上建立一个大致的3D模型，并对其形状和颜色进行必要的修正。然后你只需要轻轻一按‘打印’键，摆在附近的机器就会悄然开始工作，发出轻微的呼呼声，并一点点将你的模型打印出来。无论是往喷嘴里填充材料，还是使用胶合剂或激光来固定塑料/金属粉末薄层，都由机器自己来完成。”
上文所说的这项技术意即3D打印技术，俗称“三维打印技术”或“快速制造技术”，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。
打印与3D打印
实际上，3D打印技术和传统的打印技术有着很大差异。传统打印机只能在纸张上用墨水打印。而3D打印则突破了这种条条框框。它的“墨水”可以是各种材料，比如金属、陶瓷、塑料、细胞、砂石甚至各种食物。通过高温或者激光的方法，“墨水”被抽成丝状。随后，这些半流体状态的材料按照计算机中的三维模型，喷嘴按照x、y、z三个坐标轴的定位点喷出，然后在指定的位置凝固成形。经过一层一层地堆积后，模型就渐渐形成立体的结构。
简单来说，3D打印就像断层扫描的逆过程，断层扫描是把对象“切”成无数叠加的片，而3D打印则是一片片地打印，然后逐渐累积成为一个立体物体。这就意味着，只要有3D模型，你甚至可以打印出一座等高的维纳斯雕塑放在家中。
3D打印技术的推广程度正以指数级增长。在今天的工业生产中，已经有越来越多的公司依赖三维打印技术来制造零件和模型。例如，在汽车工业中，设计师在设计新的零部件时，已经习惯使用三维打印技术来制作快速模型；医疗设备公司也在尝试用这项技术制造完整的假肢，新的假肢将比传统方式制造的更便宜，而且可以让使用者放心地机洗。
3D打印带来的改变远不止于此。以前科学家研发新药品时，要长时间地在实验室里摆弄瓶罐，尝试新的反应流程，开发反应容器。现在，一种廉价、自动化、设置方便的实验平台有希望取而代之，直接打印出科学家想要研究的分子，让实验室创意更快转化为工业化产品，这给制药行业以及其他科研领域提供了更大的动力。
3D打印会成为家庭必备吗
乐观人士认为几年之后，3D打印机将会成为一种消费电子设备。现在你可以以5000元以内的价格买一台家用3D打印机。你可以通过USB接口将它与自己的电脑连接，然后安装一些免费的建模软件和打印材料；真的只有这么简单。对于大面积使用3D打印机的唯一障碍是原始购买的高昂成本，而且打印材料的价格同样不便宜。
不过在随后的一些时间里，这些成本都会下降。打印或者说添加材料制造技术将会提升。3D打印机速度将会提升，颜色还有成品的选择范围将会扩大。对于现在来说，这些魔力打印机不过是原型设计师、发明者还有小玩意爱好者的游戏，不过不久之后这些打印机将会在家庭里出现。首先它们会被连接到一台家庭电脑，可以确信的是无线版本的将过不了多久就能出现在厨房的工作台上。
换句话说，过不了几年，每一户家庭都能拥有一台设备可以打印任何固态的物体，甚至是简单的机械对象。也许现在你还需要一个3D建模程序，不过像Thingiverse这种网站提供了数量巨大的可供打印的模式资源，下载一个3D设计正在变得越来越简单，只需要点击“生成”键即可。接下来就是安装了流行设计的3D打印机了。设想一下点一下厨房里3D打印机上的“碗”或者“杯子”按钮，然后还有“叉子”和“勺子”按钮。它还适合于更大的对象，例如切肉板、漏勺还有洗衣篮，对于提供相当广泛的定制化应用也相当容易：一个条纹杯上面可带有你喜欢的颜色，一个更细的叉子，或者一个锥形的碗用来装下外形不规则的西瓜等等。
3D打印机比你想象的更有趣
现在想象一下如果你将3D打印与其他的技术相结合的可能性，例如Photofly这种技术，可以将照片中真实世界的物体变成数码3D模式。当前你可以使用Photofly给你最喜欢的马克杯进行拍照然后通过3D打印机做一个完美的拷贝，虽然价格昂贵但是确实可以实现的。还有的3D打印机可以用巧克力代替塑料，当然了我们离打印一顿小鸡晚宴还有一定的距离，但在不远的将来应该可以实现。虽然在几年之内不会发生，但如果我们掌握了芯片集成制造技术将平板印刷和原子层加入到一台3D打印机会怎么样？
这将带我们进入复制与传送的课题。在未来的某一时刻，我们将可以按一台机器上的一些按钮创造出几乎任何东西，就像是星际迷航中的复制器。今天我们可以以更加高端的方式进行操作，使用塑料、巧克力还有硅块这些材料，真的下面这个想法一点也不疯狂，将来我们可以拥有这样一种机器，可以将原子进行重新排列组成分子，然后用这种分子改变食物、饮料、武器、汽车等等。如果你知道它的分子组成的话，你可以做出任何东西来。
不过对于活的东西会怎么样？从根本上讲，一台传送器是更长范围的复制器，它不是根据杯子的材料来创造出一个杯子，而是做一个活的可以呼吸的东西。一个带有15000个神经细胞的鼻涕虫真的比带有数亿晶体管的硅片要复杂吗？如果我们知道正确的分子结构还有一个鼻涕虫的基因组，而且我们有能够通过碳、氧气还有一些追踪元素来制作这些分子的机器，那我们能用一台3D打印机兼复制器创造出一个鼻涕虫吗？既然我们能创造出一个鼻涕虫，那我们为什么不能创造出带有100000个神经元的果蝇呢，或者100万个神经元的蟑螂？我们划定可以复制的真实事物的界限在哪儿？我们可以划界限吗？
这样问题就出现了，就像是克里斯托弗·诺兰的著名电影《致命魔术》里的那样。想要传送某种东西，既要让它重新出现在一个遥远的地方，还要让它在原始的地方消失，否则将仅仅是复制，如果我们开始复制活的东西那么这个世界将会变得非常的混乱。在这种情况下，我们能将一个鼻涕虫“融合”成构成它的分子组合吗？我们能用一把椅子或者桌子做到吗？我们可以用一种复杂的动物，像一个人来做它吗？如果我把我自己传送到另外一个星球，我当然不想我的另一个身体到处游荡，这点非常肯定。
3D打印技术的医疗应用
“全球最大的BT种子服务器”海盗湾曾对外宣称，未来他们要使用3D打印技术让全世界的饥饿人口吃上饭。当然，3D打印不仅能做汉堡，最近有科学家研发了使用3D打印制作抗癌药的方法。
治疗癌症的药物向来昂贵，这要归结于药物高昂的研发制造成本，几个大型制药企业每年的研发经费甚至要超过苹果及谷歌。据The Verge报道，Parabon纳米实验室的科学家们利用3D打印技术，研发了一种更加快捷方便的抗癌药制作方法。
借助于一款名为inSēquio的CAD软件，科学家们可以直观地在电脑屏幕上拖放拼接药物的3D模型，添加药效分子基团。待到药物的3D模型建立完成，纳米制造技术可以在短时间内制造出数十亿个药物分子。以往的药物研发过程不得不借助低效的试错法，Parabon资深研究员Hong Zhong表示，他们开发了全新的工程过程。
生物3D打印面临的难题
3D生物打印还处于实验室阶段，而且面临着形成组织的强度不够、培育组织的存活问题以及缺乏电脑化的工具，解决个性化器官设计的难题。
根据公开的资料显示，目前3D生物打印机能够非常成功地生产出简单的组织结构，大约由20层细胞构成。如以厚度为标准衡量，其仅为几百微米，相当于人类少许的头发。
然而，目前使用3D生物打印机生产出来的一些更大组织，其自身力度很差，甚至连自身的磨损都不能承受。此外，怎样使这些被生产出的组织得到存活是科学界关注的话题。
“一个重要的挑战是弄清楚怎样养活这些组织。”宾夕法尼亚大学组织精密加工实验室主任克里斯多夫（Christopher Chen）曾经接受媒体采访时表示，“能够将选好的细胞和既定的设计结合起来完成细胞融合、组织形成和所需形态的过程，最终生产出有效的人类组织。而这一点是整个技术的重中之重。”
3D打印电子产品正成为现实
在3D打印（3DP）领域，将传感器和电子器件植入一个3D对象内从而合成一个物体的方法一直是一个长期探索目标。来自英国华威大学（University of Warwick）Simon Leigh领导的一个小组现在已经将这一目标变为现实。Leigh的小组研制出一种被他们称为carbomorph的低价材料，这种材料是一种以生物降解聚酯矩阵存在的炭黑填充物。
除了具备传导性，carbomorph还具备压阻效应。这就意味着当它受到弯曲或者受到压力时，它的阻力发生改变。通常当物体弯曲时它的阻力会提高因为它的传导性会分布得更加分散。碳纳米管阻压条以前被其他的小组创造出来然后被用于移动测量，但将其打印出来则比较新颖。
Leigh小组的目的是在一条不间断运行过程中完整地打印出一种行为感知手套。这需要一种机器带有多个头，而且它们从比特到字节BFB3000都符合需求。他们通过其中的一个头使用聚乳酸(PLA)来打印手套的主体，另一个头装满了carbomorph材料用于打印嵌入了传感器的手指。每一个嵌入的传感条的横截面只有0.25平方微米，但它足够有效可以提供强劲的电压信号来计算弯曲角度。
为了让他们的努力能够获得公开应用，他们将它出版到免费的PLoS ONE杂志上。压阻式的测量采用流行的Arduino Uno接口并且通过一种用于可视化和操作数据的开源的软件包进行捕捉。
该小组还通过使用许多平常的触摸传感器打印这种电容按键，或者在人机界面设备中来替代鼠标。电容测量还和Arduino配合，与CapSense代码库一起执行。这种打印电容传感器的能力潜在地将3DP带入了新的时代，包括准确地测量距离、湿度或者加速度。
对于该小组的最后演示，事情开始变得真正有趣了。两个垂直的电容传感器被植入一个3DP的马克杯的杯壁上，这种“智能化的容器”可以通过杯子内液体的垂直高度进行有效的容量测量，然后我们可以想象在一个聚会上，当客人酒杯里的饮料降到一定程度的时候就会发送出召唤信息。
传导性的3D打印材料，从构成成分上来说，传导性只有金属或者碳的一点点。因此在任何界面下与其他电子设备一起，将会不可避免地有信号丢失，必须格外小心。正是出于该种原因，高端的唱片爱好者愿意花更多的钱用于金盘，它能够将更多的信号转换而且被吸收或者反射的更少从而减少振铃或者其他不想要的杂音。
至于电容式按钮传感器，该小组通过将触体的表面打印成表面积大的常见的香蕉式插头外形。在智能容器方面它们选择采用铜衬垫与银导电材料配合。铜或者其他金属没有理由不能被打印。例如，几种抗癌药物像铂化合物基本上是金属与化学基团结合从而具备可溶性。这可以让它们穿过细胞膜进入细胞或者与其他方案进行混合。在疏水溶剂里打印它们，蒸发后只留下金属，也许有一天会成为可能。
有一件事还没做就是这款设备还没有经过时间去检验。如果它们能够保持基本的特征超过许多使用周期，那么这些设备将会得到大范围的应用。其次，如果你的产品寿命只是几个小时的话，例如一种红色的一次性杯子，那将最好不过了。3D打印技术确实给我们留下了无限的想象空间。
3D打印意味着个性化的到来
桌面级的3D打印机更多是面向个人用户或者中小企业。对个人用户来说，3D打印意味着个性化的到来。
现在人们使用的产品大多是批量从工厂生产出来的，批量生产最大的原因就是为了摊薄成本。但是只要有3D打印机，消费者可以在家里直接打印自己需要的产品，同时也能做到按需生产。
这个时候人们可能根本不需要工厂。原来负责批量生产产品的工厂会变成提供产品设计的公司，为消费者提供3D模型，消费者可以根据自己个性化的需求对工厂提供的模型进行修改，从而打印出符合自己需求的产品。
在这种状态下，3D打印机其实是让消费者同时也变成了生产者。
不过这并不是说消费者需要完全自己完成创意、设计、生产的全过程，就好像消费者买了电脑但并不需要自己编写程序然后进行使用。在3D打印产业链中也会出现提供3D模型的公司，消费者可以自己建模，也可以下载模型，对模型进行个性化修改后进行打印。
虽然3D打印无法实现批量生产，但却极大地提高了生产效率。一方面，3D打印不会产生多余的废料，因为3D打印是增量生产；另一方面，3D打印能做到按需生产，工厂不会再有库存的麻烦，同时也节省了运输的成本。
当然，现在的桌面级3D打印机还无法做到理想化的状态。对任何一件科技产品来说，如果要能普及，要具备两个条件，第一是价格足够低，第二是对普通人要有足够的吸引力。
现在普通的3D打印技术已经日趋成熟。一台桌面级的3D打印机，目前售价最低还不到1万元人民币。这个价格对一些3D打印爱好者来说已经可以接受。
目前限制桌面级3D打印机普及的主要还在于用途方面，而这方面目前最需要突破的是材料。因为现在可以用于3D打印的材料仍然十分有限。
对于工业级3D打印机来说，目前已经可以利用金属、木材和玻璃等材料进行打印，但对于桌面级3D打印机来说，目前能够用于打印的材料主要还是塑料。而塑料制品并不能满足人们的各种使用需求。
但是3D打印机在不断进步，同时材料也在进步，塑料也可以做到非常柔软或者非常坚硬。事实上，在文章开头提到的用3D打印出来的枪支使用的材料也是类似ABS塑料的材料。
随着3D打印技术和各种材料的进化，3D打印走进人们日常生活的速度会远远快于人们的想象。