2.1 3D打印的前世
3D打印其实并不是什么新的技术，在很多年以前这门技术就已经诞生。从3D打印作为一个模糊的概念进入人类的大脑之日起，到真正成为产品进入市场，3D打印至少经历了3个阶段。
2.1.1 概念阶段
关于3D打印概念的成型，还要追溯到19世纪。从历史上看，快速成型技术（3D打印技术的前身）的核心思想最早起源于19世纪中期的照相雕塑（Photosculpture）技术和地貌成形（Topography）技术。
1860年法国人Willeme发明了多照相机实体雕塑。
1892年美国人J. E. Blanther发明了分层应急地貌图。在他的美国专利（#473901）中，曾建议用分层制造法构成地形图。这种方法的原理是，将地形图的轮廓线压印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，并将其粘结在一起，熨平表面，从而得到三维地形图，如图2-3所示。这种方法可以看成是3D打印技术的雏形。
图2-3 J. E. Blanther的美国专利（#473901）
1902年，Carlo Baese在他的美国专利（#774549）中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成型技术（Stereo Lithogrphy）的初步设想，也是3D打印机中SLA技术的前身。
2.1.2 发展阶段
在之后的100年内，快速成型技术得到了飞速的发展。
1940年，Perera提出与Blanther不谋而合的设想，他提出可以沿等高线轮廓切割硬纸板，然后将这些纸板粘结成三维地形图的方法。20世纪50年代之后，又延展出了几百个有关的快速成型技术专利。
1964年，Zang进一步细化了该方法，建议用透明的纸板，且每一块均带有详细的地貌形态标记。
1972年，Matsubara提出了在上述方法中使用光固化材料，将光敏聚合树脂涂到耐火颗粒上（例如石墨粉或砂砾），然后这些耐火颗粒将同冲到叠层中，加热形成与叠层对应的板层，光线有选择地投射到这个板层，将设定的部分固化，没有扫描或者固化的部分被某种溶剂融化，用这种方法形成的薄板层随后不断地堆积在一起形成了模型。
1976年Paul L DiMatteo在他的美国专利（# 3932923）中进一步明确地提出，先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维廓薄片，然后用激光切割这些薄片成型，再用螺钉、销钉等将一系列薄片连接成三维物体，这些设想与现代另一种快速成型技术——“物体分层制造”（LOM，Laminated Object Manufacturing ）的原理极为相似，如图2-4所示。
图2-4 Paul L DiMatteo的美国专利（# 3932923）
2.1.3 诞生阶段
虽然3D打印技术起源很早，但是受限于当时的材料技术与计算机技术等众多学科，因此并没有实现广泛的应用与商业化，随后技术的正式研究开始于20世纪70年代，直到20世纪80年代技术才得到了实现，其学名正式命名为“快速成形”。
20世纪80年代初，美国3M公司的Alan J. Herbert、日本名古屋市工业研究所的小玉秀男、美国UVP公司的Charles W. Hull、日本大阪工业技术研究所的丸谷洋二，4位研究员各自独立地提出了快速成型的技术设想，实现的材料和方式各有差异，但都是通过多层叠加固化来成型物体。
1984年，移民美国的俄罗斯工程师Michael Feygin提出了分层实体制造技术（即LOM，Laminated Object Manufacturing），利用薄片材料、激光、热熔胶来制作物体。并于1985年组建了Helisys公司，在1990年前后开发了第一台商业机型LOM-1015，如图2-5所示。
图2-5 LOM-1015设备
1986年，美国工程师Charles W. Hull（3D system公司创始人）发明的光固化立体成型技术（SLA，Stereo Lithography Appearance）被授予了专利。该技术利用紫外激光，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的整体模型。并且推出了第一款工业化的3D打印设备SLA-1，如图2-6所示。
图2-6 SLA-1设备
后来Charles W. Hull成立了3D Systems公司，研发了著名的STL文件格式，STL格式逐渐成为CAD/CAM系统接口文件格式的工业标准。
1986年，选择性激光烧结（SLS，Selective Laser Sintering）技术被美国德州大学奥斯汀分校的C. R. Dechard博士（DTM公司创始人）开发出来并获得专利，该技术利用高强度激光将粉末材料烤结，直至成型。这种技术的特点在于选材范围广泛，例如尼龙、腊、ABS、金属和陶瓷粉末等都可以作为原材料。1992年开发了SLS技术的商业成型机。
1988年，热熔积成形法（FDM，Fused Deposition Modeling）技术由美国人S. Scott Crump（Stratasys公司创始人）开发成功，这个技术的特点是它能利用蜡、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体，具备性能优良的特点。并在20世纪90年代商业化，1992年开发了第一台商业机型3D-Modeler，如图2-7所示。目前国内常见的桌面级3D打印机都是基于该技术进行创新、改造的。
图2-7 3D-Modeler设备
1989年，麻省理工大学教授E. M. Sachs申请了3DP（Three-Dimensional Printing）专利，利用金属、陶瓷等粉末，通过黏合剂粘在一起成型。
1995年，麻省理工大学的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson获得麻省理工大学的许可，改进了3DP技术并成立Z Croporation公司。
20世纪90年代中后期我国的清华大学、西安交通大学、北京航空航天大学、北京隆源公司和华中理工大学等高校与单位率先开展了3D打印相关技术的研究、开发和推广应用，这是我国3D打印的开端。
至此，所有主要的3D打印技术都被研发完毕，并开始投入市场应用。3D打印技术算是真正意义上的诞生了。