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3D列印，是通過3D列印設備逐層增加材料來製造三維產品的技術。這種逐層堆積成形技術又被稱作增材製造。與傳統製造技術相比，3D列印不必事先製造模具，不必在製造過程中去除大量的材料，也不必通過複雜的鍛造工藝就可以得到最終產品，因此，在生產上可以實現結構優化、節約材料和節省能源。3D列印技術適合於新產品開發、快速單件及小批量零件製造、複雜形狀零件的製造、模具的設計與製造等，也適合於難加工材料的製造、外形設計檢查、裝配檢驗和快速反求工程等。
3D列印材料是3D列印的物質基礎，也是當前制約3D列印發展的瓶頸，本文將向讀者簡要介紹當前3D列印材料的類型及發展現狀。
3D列印材料是3D列印技術發展的重要物質基礎，在某種程度上，材料的發展決定著3D列印能否有更廣泛的應用。目前，3D列印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D列印領域得到了應用。3D列印耗材形態多數為粉末狀，也有絲狀、層片狀、液體狀等。通常，根據列印設備的類型及操作條件的不同，所使用的粉末狀3D列印材料的粒徑為1～100μm不等，而為了使粉末保持良好的流動性，一般要求粉末要具有高球形度。
工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D列印材料，常見的有ABS類材料、PC類材料、尼龍類材料等。ABS材料是快速成型工藝常用的熱塑性工程塑料，具有強度高、韌性好、耐衝擊等優點，正常變形溫度超過90℃，可進行機械加工(鑽孔、攻螺紋)、噴漆及電鍍。
ABS材料的顏色種類很多，如象牙白、白色、黑色、深灰、紅色、藍色、玫瑰紅色等，在汽車、家電、電子消費品領域有廣泛的應用。
PC材料是真正的熱塑性材料，具備工程塑料的所有特性：高強度、耐高溫、抗衝擊、抗彎曲，可以作為最終零部件使用。使用PC材料製作的樣件，可以直接裝配使用，應用於交通工具及家電行業。PC材料的顏色比較單一，只有白色，但其強度比ABS材料高出60%左右，具備超強的工程材料屬性，廣泛應用於電子消費品、家電、汽車製造、航空航天、醫療器械等領域。
尼龍玻纖是一種白色的粉末，與普通塑料相比，其拉伸強度、彎曲強度有所增強，熱變形溫度以及材料的模量有所提高，材料的收縮率減小，但表面變粗糙，衝擊強度降低。材料熱變形溫度為110℃，主要應用於汽車、家電、電子消費品領域。
PC-ABS材料是一種應用最廣泛的熱塑性工程塑料。PC-ABS具備了ABS的韌性和PC材料的高強度及耐熱性，大多應用於汽車、家電及通信行業。使用該材料配合FORTUS設備製作的樣件強度比傳統的FDM系統製作的部件強度高出60%左右，所以使用PC-ABS能列印出包括概念模型、功能原型、製造工具及最終零部件等熱塑性部件。
PC-ISO材料是一種通過醫學衛生認證的白色熱塑性材料，具有很高的強度，廣泛應用於藥品及醫療器械行業，用於手術模擬、顱骨修復、牙科等專業領域。同時，因為具備PC的所有性能，也可以用於食品及藥品包裝行業，做出的樣件可以作為概念模型、功能原型、製造工具及最終零部件使用。
POLYSULFONE(PSU)類材料是一種琥珀色的材料，熱變形溫度為189℃，是所有熱塑性材料裡面強度最高，耐熱性最好，抗腐蝕性最優的材料，通常作為最終零部件使用，廣泛用於航空航天、交通工具及醫療行業。PSU類材料能帶來直接數位化製造體驗，性能非常穩定，通過與RORTUS設備的配合使用，可以達到令人驚嘆的效果。
光敏樹脂即ultraviolet rays(UV)樹脂，由聚合物單體與預聚體組成，其中加有光(紫外光)引發劑(或稱為光敏劑)。在一定波長的紫外光(2500～300nm)照射下能立刻引起聚合反應完成固化。光敏樹脂一般為液態，可用於製作高強度、耐高溫、防水材料。目前，研究光敏材料3D列印技術的主要有美國3Dsystem公司和以色列object公司。常見的光敏樹脂有somos NEXT材料、樹脂somos11122材料、somos19120材料和環氧樹脂。
橡膠類材料具備多種級別彈性材料的特徵，這些材料所具備的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉伸強度，使其非常適合於要求防滑或柔軟表面的應用領域。3D列印的橡膠類產品主要有消費類電子產品、醫療設備以及汽車內飾、輪胎、墊片等。
近年來，3D列印技術逐漸應用於實際產品的製造，其中，金屬材料的3D列印技術發展尤其迅速。在國防領域，歐美發達國家非常重視3D列印技術的發展，不惜投入巨資加以研究，而3D列印金屬零部件一直是研究和應用的重點。3D列印所使用的金屬粉末一般要求純淨度高、球形度好、粒度分布窄、氧含量低。目前，應用於3D列印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼和鋁合金材料等，此外還有用於列印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
鈦是一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於製作飛機發動機壓氣機部件，以及火箭、飛彈和飛機的各種結構件。鈷鉻合金是一種以鈷和鉻為主要成分的高溫合金，它的抗腐蝕性能和機械性能都非常優異，用其製作的零部件強度高、耐高溫。採用3D列印技術製造的鈦合金和鈷鉻合金零部件，強度非常高，尺寸精確，能製作的最小尺寸可達1mm，而且其零部件機械性能優於鍛造工藝。
不鏽鋼以其耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕而得到廣泛應用。不鏽鋼粉末是金屬3D列印經常使用的一類性價比較高的金屬粉末材料。3D列印的不鏽鋼模型具有較高的強度，而且適合列印尺寸較大的物品。
陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等優異特性，在航空航天、汽車、生物等行業有著廣泛的應用。但由於陶瓷材料硬而脆的特點使其加工成形尤其困難，特別是複雜陶瓷件需通過模具來成形。模具加工成本高、開發周期長，難以滿足產品不斷更新的需求。
3D列印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一種粘結劑粉末所組成的混合物。由於粘結劑粉末的熔點較低，雷射燒結時只是將粘結劑粉末熔化而使陶瓷粉末粘結在一起。在雷射燒結之後，需要將陶瓷製品放入到溫控爐中，在較高的溫度下進行後處理。陶瓷粉末和粘結劑粉末的配比會影響到陶瓷零部件的性能。粘結劑份量越多，燒結比較容易，但在後置處理過程中零件收縮比較大，會影響零件的尺寸精度。粘結劑份量少，則不易燒結成形。顆粒的表面形貌及原始尺寸對陶瓷材料的燒結性能非常重要，陶瓷顆粒越小，表面越接近球形，陶瓷層的燒結質量越好。
陶瓷粉末在雷射直接快速燒結時液相表面張力大，在快速凝固過程中會產生較大的熱應力，從而形成較多微裂紋。目前，陶瓷直接快速成形工藝尚未成熟，國內外正處於研究階段，還沒有實現商品化。
除了上面介紹的3D列印材料外，目前用到的還有彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等材料。
彩色石膏材料是一種全彩色的3D列印材料，是基於石膏的、易碎、堅固且色彩清晰的材料。基於在粉末介質上逐層列印的成型原理，3D列印成品在處理完畢後，表面可能出現細微的顆粒效果，外觀很像巖石，在曲面表面可能出現細微的年輪狀紋理，因此，多應用於動漫玩偶等領域。
3D列印技術與醫學、組織工程相結合，可製造出藥物、人工器官等用於治療疾病。加拿大目前正在研發「骨骼印表機」，利用類似噴墨印表機的技術，將人造骨粉轉變成精密的骨骼組織。印表機會在骨粉製作的薄膜上噴灑一種酸性藥劑，使薄膜變得更堅硬。
美國賓夕法尼亞大學列印出來的鮮肉，是先用實驗室培養出的細胞介質，生成類似鮮肉的代替物質，以水基溶膠為粘合劑，再配合特殊的糖分子製成。還有尚處於概念階段的用人體細胞製作的生物墨水，以及同樣特別的生物紙。列印的時候，生物墨水在計算機的控制下噴到生物紙上，最終形成各種器官。食品材料方面，目前，砂糖3D印表機candyfab4000可通過噴射加熱過的砂糖，直接做出具有各種形狀，美觀又美味的甜品。
小結：
近年來，3D列印技術得到了快速的發展，其實際應用領域逐漸增多。但3D列印材料的供給形勢卻並不樂觀，成為制約3D列印產業發展的瓶頸。
目前，我國3D列印原材料缺乏相關標準，國內有能力生產3D列印材料的企業很少，特別是金屬材料主要依賴進口，價格高。這就造成了3D列印產品成本較高，影響了其產業化的進程。
因此，當前的迫切任務之一是建立3D列印材料的相關標準，加大對3D列印材料研發和產業化的技術和資金支持，提高國內3D列印用材料的質量，從而促進我國3D列印產業的發展。可以預計，3D列印技術的進步一定會促進我國製造業的跨越發展，使我國從製造業大國成為製造業強國。
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