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增材制造前沿应用方向示意图。
中国机械工程学会供图

核能动力

　增材制造前沿应用方向示意图。

中国机械工程学会供图

组织器官

增材制造前沿应用方向示意图。

中国机械工程学会供图

太空制造

增材制造前沿应用方向示意图。

中国机械工程学会供图

近期，英国《自然》杂志刊发文章，介绍3D打印在科学实验领域的创新应用：植物学样品前处理工具、声学头骨模型、化学流动反应器、催化搅拌珠、神经科学动物悬吊系统等科研器具均可快速定制制备。文章将3D打印比作科研人员攀登科学高峰的“登山杖”——它能够快速把创新构想转化为实体物件，在时间和成本上明显优于传统制造。

从实验室工具走向产业关键工艺，从地面制造延伸到太空“原位生产”，从打印零件迈向“打印生命”，3D打印正不断改写人们对“制造”的理解。伴随这项技术向着简易化、智能化迭代，大量传统制造工艺难以实现的复杂结构和形态正被制造出来。它既是科技创新的有力工具，也为人类生产和生活方式的深层变革打开新的可能。

效率更高、成本更低地制造复杂内部构造，催生更加灵巧、分布式的新型生产方式

3D打印的“学名”是增材制造。与传统“减材制造”——从实体材料中切削去除多余部分——不同，增材制造把金属、聚合物、陶瓷、玻璃或复合材料等原料，从液体、粉体、线材等离散形式逐层累加，制造出三维实体。其突出的优势在于，它可以效率更高、成本更低地制造蜂窝结构、点阵结构等复杂内部构造，在保证强度的同时减轻重量，提升零部件的比强度和比刚度。

自上世纪80年代诞生以来，增材制造从单一工艺，发展出光固化成型、黏结剂喷射成型、金属熔覆成型等多条技术路线，形成交叉融合的技术领域。2012年，英国《经济学人》将其视作“第三次工业革命”标志性技术，提出计算机与3D打印的结合，或将催生更灵巧、分布式的新型生产方式。

从玩具、首饰到食品、房屋，再到汽车、飞机、火箭，如今3D打印已从实验室走向工业生产和日常生活，成果更加丰富。相关数据显示，2025年全球3D打印市场规模约为242亿美元。工业级市场中，航空航天、医疗、汽车、建筑等应用持续拓展；消费级市场中，AI建模、智能切片、自动校准等技术显著降低使用门槛，家庭个性化定制、潮玩文创、教育数字化等场景不断涌现。

同时，增材制造也在不断革新传统的生产组织方式。波音公司通过全球3D打印中心就近生产飞机零件，减少运输成本。德国EOS等企业探索“零件按使用量计费”模式，企业无需购买设备即可调用全球打印网络。同时，推动创客模式蓬勃发展，创作者可通过云平台实现“设计即生产”，形成“线上协同设计、线下本地制造”的柔性供应链。

在航空航天、海洋工程、核工程、电子信息、生物医学等领域加快应用发展

近些年，增材制造在航空航天、海洋工程、核工程、电子信息、生物医学等前沿领域，展现出广阔应用前景。

在航空航天领域，3D打印已成为无人机、火箭发动机、卫星支架等关键部件的重要工艺。中航迈特公司采用自研钛合金粉末，借鉴鸟类骨骼、昆虫翅膀的结构对零件进行拓扑优化，一体成型高性能机翼支撑构件，重量减轻40%，续航能力提升26%。美国SpaceX猛禽系列发动机依托3D打印技术将数百个零部件精减为少数几个，制造成本显著降低。

在海洋工程领域，3D打印可用于制造船舶螺旋桨、船体结构等复杂部件，缩短造船周期。北京理工大学重庆创新中心利用电弧3D打印技术制造船舶螺旋桨，将交货周期从传统铸造方式的约3个月缩短至10天。2025年，阿联酋推出全球首艘全3D打印双体游艇，使用回收海洋塑料垃圾打印，建造周期仅6天多，造价为传统游艇的1/3。

在核工程领域，3D打印能够制造出具有复杂内部结构的核反应堆核心部件、燃料元件和热交换器，增强核反应堆的安全性。美国核能初创公司Ampera已采用3D打印技术制造出全球首个全尺寸核反应堆模块，包括碳化硅反应器核心和压力容器，无需中途更换燃料和频繁维护，有望连续运行30年。