3D打印本來是上個世紀的技術，不過近一年以來的高速發(fā)展讓3D打印回到大眾視野，對我們的生活可能產(chǎn)生前所未有的影響。通過3D打印技術，我們甚至可以創(chuàng)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(chǎn)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(tài)。

3D數(shù)字化就是利用計算機來生成數(shù)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(shù)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(shù)字化產(chǎn)品。目前常見的3D商業(yè)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(wǎng)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(shù)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(tǒng)、光機電一體化控制等技術對現(xiàn)實存在的3D物體進行掃描采集，以獲得逼真的數(shù)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(yōu)勢。此外還有基于光照編碼的掃描設備，如微軟2010年發(fā)布的Kinect，具有實時性的特點。

被動式掃描對被測物體不發(fā)射任何光，而是通過采集被測物表面對環(huán)境光線的反射進行，因不需要規(guī)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(huán)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(wǎng)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(shù)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(fā)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(fā)展和推廣。早期的3D打印用于將虛擬世界中復雜的3D數(shù)字化模型變成客觀世界中真實存在的3D實體。與傳統(tǒng)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(chǎn)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(yī)療、教育、建筑、文物考古、生產(chǎn)制造業(yè)都發(fā)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(fā)布不無關系。Reprap是3D桌面打印發(fā)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(yè)打印領域，美國3DSystems和Stratasys兩大公司占據(jù)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(zhàn)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(yōu)勢和綠色環(huán)保的優(yōu)勢。在國內，由亞洲制造業(yè)協(xié)會聯(lián)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(yè)發(fā)起的中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2012年成立。

目前，3D打印機已經(jīng)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(shù)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(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)意義重大

發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可以在提升我國工業(yè)領域的產(chǎn)品開發(fā)水平的同時有助于攻克技術難關，并且易形成新的經(jīng)濟增長點，促進就業(yè)。當前，全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達國家面對近年來制造業(yè)競爭力的下降，大力倡導“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機器人、人工智能、3D打印是實現(xiàn)數(shù)字化制造的關鍵技術，并希望通過這三大數(shù)字化制造技術的突破，鞏固和提升制造業(yè)的主導權，加快3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”的轉變。

發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可以提升我國工業(yè)領域的產(chǎn)品開發(fā)水平，提高工業(yè)設計能力傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)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(chǎn)品的創(chuàng)新設計，有效克服我國工業(yè)設計能力薄弱的問題。

發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可以生產(chǎn)出復雜、特殊、個性化產(chǎn)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(yè)，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(yōu)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(xiàn)關鍵性能的趕超。

發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可以形成新的經(jīng)濟增長點，促進就業(yè)隨著3D打印的普及，“大批量的個性化定制”將成為重要的生