3D打印机已经成为原型设计的通用工具。3D打印部件的工艺和材料已经很先进，以致人们可以用它制造出其它办法都制造不出来的物件，例如，可以制造出“蛋”，一个既有复杂的内部结构又有不通透外壳的物件。
3D打印机最初使用于上世纪八十年代初，用来制作原型机，虽然那时所用的材料仅限于存储寿命短的树脂。这个创意来自3D系统公司首席技术官Charles Hull，他把这个加工方法称作立体平版印刷（stereolithography）。是年，Hull的名字因此项发明进入了美国国家发明家名人堂。之后其它公司扩展了Hull的发明。麻省理工大学为该技术进入市场作出了贡献，之后是Z公司，再后是Stratasys公司。
3D打印机在1980年代是个罕见的工具，但今天它在样机制造上已用得很普遍。Munro & Associates公司首席执行官Sandy Munro说：“我们自1980年代中以来一直在用3D打印进行原型设计。人们解决了如何使塑料稳定的办法，这样展示3D打印的产品就有了可能。现在我不知道还有谁不用立体平版印刷把产品做出来。每个汽车公司在他们的门店里，有许多这样的物件。”早期立体平面印刷只用于展示未来产品的形状。缺点是材料不牢，很快就变质了。Munro说：“那时塑料不能保持稳定，制作出来的部件不能保持很久。我们寻找办法使它稳定，例如电镀或给它上涂料。”
近些年来，3D打印已从较大的制造商扩展到了车库企业家。Munro 说，“每个发明家都可以利用立体平版印刷确保他们的发明可以做出来，向投资者展示他们制作的物件，投资者可以看到产品是怎么工作的。”
在这里制造的零部件现在已经脱销或已淘汰。如果需要该零部件则只有通过机加工制造一个新部件，但这需要花费很多时间，要不就把原来的整机丢弃。另一个选择是扫描零部件，画出CAD图，再用3D打印出来。
制作汽车和火箭
在头几十年里，3D打印主要用来制作模型和原型机。制作时一次制作一层，用紫外激光或相似能源对光敏树脂进行固化。Munro说：“1980年代，福特汽车公司用3D系统进行原型设计。第一个原型产品从激光浴中产生。”但那时固化的树脂寿命不长。
几年后，3D打印机的潜力得到了爆炸式发展，特别是引入了更多的材料。Munro 说：“我们看到一些可以转化为汽车的材料。当我们看到第一个原型出来时，我们想可以制作整个汽车。但这并没有真的成为现实。”虽然早期组成一辆完整汽车的希望破灭了，但是，用3D打印车辆的梦还是在的。“最近，德国的两家公司已经开始用3D打印生产两辆小的运载工具。”
打印一辆汽车的困难或徒劳之外在于数量。但是在航天航空领域，数量不是主要的考虑。Munro 说，“现在我们已经看到使用立体平面打印构筑小的火箭船、卫星和飞机的部件。这些部件量少，但有特点，除了3D打印，其它任何办法制造不出来。”
3D打印用于生产
3D打印机发展到今天已不再局限于制作样机。3D打印现在被叫做“增材制造”，它已成为少量产品的专用生产用具。Munro说，“现在的卖点是，3D打印已经从样机制造进入了增材制造，直接进入了生产。第一个产品是样机研究，但第二个是用来销售的。样机用于生产前的测试。在某些情况下，3D打印的产品将成为第一个生产出来的部件。它不只是一个原型机，它是真的产品。”
一些开始做小量产品的公司发现，他们的产品需求量超出了3D打印能力。Munro说，“我们现在就有一个客户因为这个原因被逼到了墙角。因为在为3D打印设计上，数量是受限制的。你可以做一些别人做不了的物件，但是在数量上是有限制的。”
现在有一些公司在生产上完全使用3D打印，不只是样机研究。Munro说，“我们现在与两家3D打印制造商一起工作，他们在雷神公司指导下制造大件，实际上就是产品。”
某些行业特别适合用增材制造。例如航天和国防，需要高度复杂的产品，但数量很少。Munro说：“飞机和国防是增材制造最需要的部门。国防工业处于3D打印的领先地位。他们需要小批量高要求的产品。他们认为3D打印可取代机加工和注塑成型。”
Munro指出，汽车行业中的某些产品是少量并制造复杂的。虽然汽车业几乎不包括小量产品，但在汽车业内使用3D打印还是个不错的选择，我们可以用3D制造杰出的豪华车辆。Munro认为：“大量生产时的工装模具是个天文数字，但是用3D打印是可以做到的。我们正在寻找能让在驾驶舱内的顾客感到满意的产品。”
低成本，多样化
3D打印机不断下降的价格深刻影响到了如何使用这些设备。较低的价格使立体平版印刷机有了高的可及性。Munro说，“1980年代后期和1990年代初，要有足够的钱才有条件使用3D打印。但现在不是那么贵了，一个初级工程师现在都可以有了。”
除了越来越便宜，立体平版印刷机也越来越充实，变得更大和更复杂。它们引入了各种材料。Munro说：“这些打印机变大了，材料越来越特殊。我可以用不锈钢、铝或钛。我可以让产品透明，也可以做成任何形状。你可以做出用其它任何办法制作不出来的产品。”
除了尺寸的扩大和材料的多样化，3D打印本身也变得更复杂了。3D打印机现在可以管理多种材料，它在生产上的灵活性是传统加工不可比的。Munro说，“你可以制作一个蛋。你可以在一个产品内部制作出缠结的错综复杂的你不可能分解开的内容物。那是每一个工程师的梦。没有什么物件它不能做。你也可以改变它内部的材料。迄今为止，你可以筑起一个不锈钢雕塑，然后转为钛或不同的各类塑料。这在之前是做不到的。”
【本文作者: MEDTEC中国展，转载请注明出处】