3D打印机有CNC加工中心无法比拟的优点
由成龙主演的电影《十二生肖》有这样一个情节:被盗走的国宝十二生肖头像数据被电脑扫描后，一模一样的兽首就可以从一台神奇的机器上制造出来。——这个情节简单地介绍了3D打印的流程，看上去似乎很简单，并没有什么特别。
3D打印机究竟是什么原理呢?它和传统打印机有何区别?和雕刻技术又有何不同?
说起它的原理，其实一点都不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同，也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过3D打印它的喷的不是墨水，而是液体或粉末等“打印材料”，利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
对此，技术人员王宏伟把它比喻成切西瓜和叠西瓜的过程，“你可以想象一下，这里有一个西瓜被电脑扫描了之后，它的身高、体重、三围都有很详细的数据了，然后在根据这个数据把西瓜分割成无数个薄薄的横截面，3D打印机就是把这些无数个横截面叠加成一个西瓜的过程。”
3D打印过程就像切西瓜和拼西瓜
这里的“西瓜切片”要比我们实际所见的西瓜片薄很多，据王宏伟介绍说，目前根据使用材料的不同，3D打印的切片最薄的达到16微米，也就是0.016毫米，相当于比我们头发直径的一半还要薄，用肉眼是看不到的。如此精细的工艺，还主要集中在3D制造工艺相对成熟的国外产品上，而国内3D打印机的切片厚度通常都在0.178毫米以上。
当然，如此轻薄的切层，想要堆积起来并不是一件容易的事儿，目前实现堆叠薄层的技术也多种多样，王宏伟简单地介绍了两种技术方法:“有一种叫立体光刻，比如以色列3D打印机，就是将一层极薄的液态塑料物质喷在铸模托盘上，然后经紫外线处理，托盘依次下降极小的一层，以供下一层堆叠上来。因为这种技术要求非常精细，因此生产出来的样品不需要打磨，表面就非常光滑。”此外，王宏伟把常用的“熔积成型”比喻成“挤牙膏”:“牙膏管的口就类似3D打印机的喷头，牙膏就类似3D打印的原材料，原材料在喷头内经过熔化，最后沉积成塑料纤维形成薄层。”
简单而言，3D打印机做的是“加法”，把一层一层叠加起来形成成品，而传统的模具制造采用的是雕刻手法，在一整块材料上，把不需要的部分剔除最后成型。显然，前者更加环保，也更加有效率。
国内可用材料有限，主要打印工业塑料
跟传统打印机不同的是，3D打印机使用的材料并非是“墨水”，而是液态或者粉末材料。据王宏伟介绍说，目前国内研发的3D打印机能使用的材料非常有限，主要是具有高强度、耐冲击、耐热度等特点的工业塑料，集中在PC和PC-ABS
这两种。这两种材料在日常生活中的应用非常广泛，例如工地上的安全帽和汽车上的方向盘，都有可能是这两种材料制造的。
不过，3D打印材料在国外的研发则更为多样和先进，除了上述材料，国外3D打印机还会使用光敏树脂、金属、石膏、生物陶瓷等材料。美国就有研究人员用磷酸钙生物陶瓷曾经打印出人体骨骼，并在小狗身上做了实验，小狗完好地生存了下来。
今年2月，美国康奈尔大学发表报告称，利用3D打印机打印出人造耳朵。那么，这种人体器官又是用什么材料制造而成呢?
据悉，美国康奈尔大学研究人员首先利用快速旋转的3D相机拍摄数名儿童现有耳朵的三维信息，然后将其输入计算机，3D打印机会据此打印出耳朵模子。研究人员在模子中注入特殊的胶原蛋白凝胶，这种凝胶含有能生成软骨的牛耳细胞。此后数周内，软骨逐渐增多并取代凝胶。3个月后，模子内出现一个具有柔韧性的人造外耳，其功能和外表均与正常人耳相似。
除此之外，英国也有机构在尝试通过3D打印机来打造人体的干细胞，从而突破诸多医学难题。不过，对此，董事长、研究员李耀堂就表示:“3D打印离人体器官实用化的道路非常漫长，例如一个肾脏，结构非常复杂，很多血管，这些东西目前是无法打印出来的。”