3D打印发展史思维导图

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2024-12-04

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增材制造技术元年

首次采用光敏聚合物

增材制造技术元年

3D打印发展史内容详述

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思维导图大纲

1859年丨3D扫描技术元年

1859年，法国雕塑家弗朗索瓦·威廉姆（François Willème）申请到了多照相机实体雕塑（Photosculpture）的专利, 首次设计出一种多角度成像的方法来获取物体三维图像.他将24台照相机围成360度的圆同时进行拍摄，然后用与切割机相连接的比例绘图仪绘制模型轮廓。这也就是今天3D扫描技术的鼻祖

1892年丨增材制造技术元年

法国人Blanther首次在公开场合提出使用层叠成型方法制作地形图的构想，约瑟夫·布兰瑟（Joseph Blanther）发明了将蜡板层压成轮廓的地形图的方法。通过在一系列蜡板上压印地形等高线，然后切割蜡板，将其层层堆叠之后，进行平滑处理，这就是增材制造的基本原理

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层叠成型制作三维地形图的方法

1972年丨首次采用光敏聚合物

Matsubara在纸板层叠技术的基础上首先提出可以尝试使用光固化材料，光敏聚合树脂涂在耐火的颗粒上面，然后这些颗粒被填充到叠层，加热后会生成与叠层对应的板层，光线有选择地投射到这个板层上将指定部分硬化，没有扫描的部分将会使用化学溶剂溶解掉，这样板层将会不断堆积直到最后形成一个立体模型，这样的方法适用于制作传统工艺难以加工的曲面。

1977年

Swainson提出可以通过激光选择性照射光敏聚合物的方法直接制造立体模型，与此同时Battelle实验室的Schwerzel也开展了类似的研究工作

1979年

日本东京大学生产技术研究所的中川威雄（Takeo Nakagawa）教授发明了叠层模型造型法，他使用该技术制作出实用的工具，例如落料模、注塑模和成型模

1980年丨世界第一项3D打印专利

日本名古屋市工业研究所的久田秀夫（Hideo Kodama）发明了利用大桶光敏聚合物成型的三维模型增材制造方法，1980年5月申请了与该技术有关的第一项专利

1982年

美国人查尔斯·胡尔(Charles W.Hull)试图将光学技术应用于快速成型领域

1984年丨SLA技术元年

胡尔发明了SLA立体平板印刷技术(Stereo Lithography Appearance)，其工作原理是用光来催化光敏树脂，然后成型。后人把胡尔称为“3D打印之父”

1986年丨LOM技术元年

美国国家科学基金会（National Science Foundation, NSF）赞助Helisys公司研发出LOM分层实造技术（Laminated Object Manufacturing）其工作原理是把片材切割并粘合成型

胡尔成立了3D Systems公司，这是世界上第一家生产3D打印设备的公司，而它所采用的技术当时被称为“立体光刻”，是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。之后该公司研发了著名的STL文件格式，将CAD模型进行三角化处理，成为CAD/CAM系统接口文件格式的工业标准之一

1988年丨FDM技术元年

美国人斯科特·克鲁普（Scott Crump）发明了FDM熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling）其工作原理是利用高温把材料熔化后再喷出来重新凝固成型

在美国加州大学洛杉矶分校做访问学者的颜永年回国后，建立了清华大学激光快速成形中心，成为中国快速成型技术的先驱

1988+1年

FDM技术开创者斯科特·克鲁普创立了Stratasys公司

1991年

美国Stratasys公司发布第一台熔融沉积造型机

美国Helissy公司推出第一台叠层法快速成型（LOM）设备

以色列Cubital公司发明了面曝光制程（Solid Ground Curing）固化技术

1992年

美国Stratasys公司在成立3年后，推出了第一台基于FDM技术的3D工业级打印机——“3D造型者（3D Modeler）”，这标志着FDM技术步入了商用阶段

美国DTM公司推出首台选择性激光烧结（SLS）打印机

1993年丨3DP技术元年

美国麻省理工学院教授伊曼纽尔·赛琪（Emanual Saches）发明了3DP技术（Three-Dimensional Printing）其工作原理是利用粘接剂将金属、陶瓷等粉末，粘结在一起成型麻省理工学院两年后把这项技术授权给Z Corporation进行商业应用，后来开发出全球第一台彩色3D打印机

中国第一家3D打印公司成立

德国Solingen公司将直接铸造制作商业化

1994年丨EBM技术元年

中国西安交通大学卢秉恒教授开始研发国产3D打印机

美国EOS公司推出SLS激光烧结3D打印机

美国ARCAM公司发明EBM电子束熔融技术(Electron Beam Melting)

美国Model Maker公司的蜡打印机进入市场

1995年丨SLM技术元年

德国Fraunhofer激光技术研究所(ILT)推出SLM技术

美国Z Corporation公司获得麻省理工学院的许可，并开始开发基于3DP技术的打印机

西安交通大学卢秉恒教授在经过艰苦的研发煎熬后，他们研发的样机于1995年9月18日在国家科委论证会上获得很高的评价，并争取到“九五”国家重点科技攻关项目资助

中国西北工业大学黄卫东教授，产生了一个关于快速成型技术的新构思：把3D打印技术和同步送粉激光熔覆相结合，形成一种新技术，用于直接制造可以承载高强度力学载荷的致密金属零件

1996年丨“3D打印”名称元年

美国材料与试验协会（ASTM）标准中将该技术统一规范为DED金属直接沉积制造（Directed Energy Depositioin）技术的一部分

美国密歇根大学称为DMD直接金属沉积(Direct Metal Deposition），英国伯明翰大学称为DLF直接激光成型(Directed Laser Fabrication)，中国西北工业大学黄卫东教授称其为LRF激光快速成形(Laser Rapid Forming)

美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratory）发明LENS激光净成型技术（Laser Engineered Net Shaping），LENS技术也叫LMD激光熔化沉积（Laser Metal Deposition）

美国3D Systems、Stratasys、Z Corporation等公司各自推出了新一代的快速成型设备，此后快速成型便有了更加通俗的称呼──“3D打印”

1998年

意大利人马利基奥·寇斯塔比伯（Maurizio Costabeber）在日本联合创立了AUTOSTRADE。研发和生产了全球第一台商业化的个人用的桌面型立体光固化成型机，同时，该机也是全球首台下照实式立体光固化成型机

中国华中科技大学快速制造中心也引进史玉升教授，专门负责SLS选择性激光烧结技术和SLM选择性激光熔融技术

1999年丨医学生物3D打印元年

使用Wake Forest再生医学研究所开发的技术，将实验室生长的膀胱成功移植到患者体内后，在手术中使用3D打印器官已成为现实

2001年

美国Solidimension公司推出第一台桌面型3D打印机

美国3D systems公司收购了DTM

德国EnvisionTec公司成立

2002年

Stratasys公司推出Dimension系列桌面级3D打印机，Dimension系列价格相对低廉，主要也是基于FDM技术以ABS塑料作为成型材料

2003年

⋙美国EOS公司开发DMLS直接金属激光烧结技术(Direct Metal Laser-Sintering )

2004年

⋙美国3D System公司开始运用3D打印技术打印珠宝1

2005年丨彩色3D打印元年

美国Z Corporation公司推出世界第一台彩色3D打印机Spectrum Z510，标志着3D打印从单色开始迈向多色时代

2007年丨RepRap

英国巴斯大学的机械工程高级讲师Adrian Bowyer博士2004年创立开源3D打印机项目RepRap

2007年成功开发出世界首台可自我复制的3D打印机，代号达尔文（Darwin），它能够打印自身50%元件，体积仅一个箱子大小

通过向全世界的人们推广技术，这将使3D打印群众化-因为所有人能够为他们的朋友打印3D打印机

全球最大的桌面级3D打印机MakerBot就是基于此项技术迅猛发展起来的

位于美国纽约基于一支荷兰基金支持的3D打印服务创业公司--Shapeways正式成立，Shapeways公司提供给用户一个个性化产品定制的网络平台，该平台于2008年正式上线

马利基奥·寇斯塔比伯（Maurizio Costabeber）从日本回到意大利创立了DWS公司

2008年丨混合材料3D打印元年

以色列Objet Geometries公司推出其哥名性的Connex500快速成型机，它是有史以来第一台能够同时使用几种不同的打印原料的3D打印机，开创了混合材料打印的先河

按需3D打印开始出现 3D打印服务Shapeways在荷兰推出。与RepRap有点像，Shapeways使3D打印可用于更广泛的受众

美国Stratasys公司推出具生物相容性的FDM材料

2009年

FDM关键专利到期

ASTM F42增材制造技术委员会成立

美国人布瑞·佩蒂斯（Bre Pettis）带领团队创立了著名的桌面级3D打印机公司──MakerBot，MakerBot打印机源自于RepRap开源项目

MakerBot出售DIY套件，购买者可自行组装3D打印机。国内的创客开始了仿造工作，个人3D打印机产品市场由此蓬勃兴起

美国3D Systems公司推出ProParts打印服务业务

2011年丨3D打印医疗应用元年

比利时哈瑟尔特大学生物医学研究院开发制造了金属下颌骨，金属3D打印的下颌骨标志着3D打印移植物开始进入临床应用

中国华中科技大学史玉升教授率领的团队开始为空客和欧洲航天局等单位制作飞机、卫星、航空发动机用大型复杂钛合金零部件的铸造蜡模

桌面级设备收入增速首次超过工业级设备

英国南安普敦大学的工程师们设计和试驾了全球首架3D打印的飞机。这架无人飞机的建造用时7天，费用为5000英镑。3D打印技术使得飞机能够采用椭圆形机翼，有助于提高空气动力效率。若采用普通技术制造此类机翼，通常成本较高

英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机

Materialise成为全球首家提供14K黄金和标准纯银材料打印的3D打印服务商。这在无形中为珠宝首饰设计师们提供了一个低成本的全新生产方式

美国3D system公司收购了多色喷墨3D打印机技术的领导者--美国Z Corporation公司

美国Stratasys公司收购Solidscape公司

2012年丨3D打印技术科普元年

3D打印与第三次工业哥名英国《经济学人》发表专题文章，称3D打印将是第三次工业。这篇文章引发了人们对3D打印的重新认识，3D打印开始在社会普通大众中传播开来

美国通用集团（GE）收购3D打印服务商Morris Technologies

美国Stratasys公司的创始人进入工业制造名人堂

荷兰医生和工程师们使用LayerWise制造的3D打印机，打印出一个定制的下颚假体。然后移植到一位83岁的老太太身上。这位老太太患有慢性骨感染。目前，该技术被用于促进新的骨组织生长

3月，维也纳大学的研究人员宣布利用双光子光刻（Two-Photon Lithography）突破了3D打印的最小极限，展示了一辆不到0.3mm的赛车模型

3月，美国总统奥巴马提出投资10亿美元在全美建立15家制造业创新研究所

7月，比利时的International University College Leuven的一个研究组测试了一辆几乎完全由3D打印的小型赛车，车速达到了140km/h

9月，3D打印的两个领先企业美国Stratasys公司和以色列的Objet公司宣布进行合并，这是业内最大规模的合并，合并后的公司名仍为Stratasys

10月，中国工程院启动调查，论证3D打印技术的“终极前景”。这项调查由中国工程院和行业专家共同参与，并在之后向国务院提交报告

10月，来自美国麻省理工学院的创业团队成立Formlabs公司，并发布了世界上第一台廉价且高精度的SLA个人3D打印机“Form 1”。国内的创客也由此开始研发基于SLA技术的个人3D打印机

美国3D system公司推出首款开箱即用的3D打印机“Cube”

NASA在地球上进行低重力低重力抛物线飞行过程中，测试了3D打印机

11月，中国宣布是世界上唯一掌握大型结构关键件激光成型技术的国家

11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织

2013年

美国前总统奥巴马发表国情咨文演讲强调3D打印的重要性

第一届Inside 3D大会召开

耐克公司设计出第一款3D打印运动鞋

美国国家增材制造创新计划(National Additive Manufacturing Innovation Institute, NAMII)成立于扬斯敦，俄亥俄州

SLA关键专利到期

美国3D Systems公司完成对法国3D打印企业Phenix Systems公司的收购

中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立。国内各类媒体开始铺天盖地报道3D打印的新闻

5月，美国分布式防御组织发布全世界第一款完全通过3D打印制造出的塑料shooter（除了撞针采用金属），并成功试射

11月，美国Solid Concepts公司制造了全球第一款3D全金属shooter，采用33个17-4不锈钢部件和625个铬镍铁合金部件制成，并成功发射了50发bullet

美国的两位创客（父子俩）开发出家用金属3D打印机，基于液体金属喷射打印（LMJP）工艺

同年，美国的另外一个创客团队开发了一款名为“小型金属制作者（Mini Metal Maker）”的桌面级金属3D打印机，主要打印一些小型的金属制品，比如珠宝、金属链、装饰品、小型金属零件等

8月，美国国家航空航天局（NASA）测试3D打印的火箭部件，其可承受2万磅推力，并可耐6000华氏度的高

麦肯锡公司将3D打印列为12项颠覆性技术之一，并预测到2025年，3D打印对全球经济的价值贡献将为2～6千亿美元

2014年

3D打印心脏植入的医疗器械出现

10月，国外3名创客成立的Sintratec公司，推出了一款SLS工艺的3D打印机，售价仅为3999欧元

8月，国外一名年仅22岁的创客Yvode Haas推出了3DP工艺的桌面级3D打印机“Plan B”，技术细节完全开源，自己组装费用仅需1000欧元

7月，美国南达科塔州一家名为FRE的公司公布了最新开发的全功能制造设备VDK6000，兼具金属3D打印（增材制造）、车床（减材制造，包括：铣销、激光扫描、超声波检具、等离子焊接、研磨/抛光/钻孔）及3D扫描功能

SpaceX成功发射猎鹰9号火箭，其火箭推进器通过3D打印制造

澳大利亚首个3D打印喷气式飞机引擎通过实验

Materialise开始为空客A340 XWB飞机供应3D打印部件

3D打印首次实现太空制造

3D打印上市公司市值大幅缩水

美国3D systems公司完成对Medical Modeling公司、Bot Object公司和Cimatron公司的收购

美国惠普HP公司公布了其开发的MJF多射流熔融（Multi Jet Fusion）3D打印技术

意大利DWS公司推出针对专业用户研发和生产出高性价比的工业级桌面型立体光固化3D打印机，该打印机可兼容12种材料，具备可快速换料和操作简易等优点，环保型的材料也使得该设备可以放置在家庭和办公室中，不会有任何气味

美国Stratasys公司完成对MakerBot公司的收购，使产品线从工业级拓展至普通消费者的入门产品

2015年丨CLIP技术元年

美国3D Systems公司收购中国无锡易维，创建3D Systems中国

佳能、理光、东芝、欧特克、微软和苹果纷纷涉足3D打印市场

Materialise开始为空客A340 XWB飞机供应3D打印部件

3月，美国Carbon3D公司发布一种新的光固化技术——CLIP连续液态界面制造（Continuous Liquid Interface Production）：利用氧气和光连续地从树脂材料中逐出模型。该技术比目前任意一种3D打印技术要快25-100倍。这个设备在次年被推向市场

美国FDA批准首款3D打印的抗癫痫药物--左乙拉西坦SPRITAM®速溶片

2016年

研究公司CONTEXT宣布3D打印机的全球出货量为21万台

医疗行业巨头强生与Carbon合作进军3D打印手术器械市场

美国硅谷Carbon公司推出首款基于连续液态界面制造（CLIP）技术的3D打印机

美国哈佛大学研发出3D打印肾小管

美国Orbital ATK公司3D打印超音速发动机燃烧室测试成功

美国通用电气公司GE收购两大3D打印巨头Concept Laser和Arcam

以色列XJet发布纳米颗粒喷射成型金属打印设备

2018年

空中客车公司3D打印出世界首个自加强机身壁板

赛峰电气与电源公司与英国增材制造软件Betatype公司合作开发3D打印的电机外壳

昆明理工大学增材制造中心超大3D打印钛合金复杂零件试制成功，是当时使用SLM工艺成形的最大单体钛合金复杂零件

西门子3D打印燃气轮机燃烧室成功运行8000小时，证明了3D打印零部件性能的可靠性

惠普正式发布金属3D打印机

GE增材制造（GEAdditive）宣布，美国联邦航空管理局（FAA）批准3D打印支架用于GEnx-2B发动机，该支架将取代传统制造的电动门打开系统（PDOS）支架

NASA宣布与Autodesk合作，借助AI和3D打印两项先进技术打造了史上最复杂的行星着陆器“Spider”，从而使外部结构质量减少35%，性能提高30%

2019年

3月，3D打印凉亭亮相河南郑州，太空灰3D建筑打印技术团队在河南郑州的3D建筑特色园区里面把凉亭打印了出来，耗时12小时

3月，总部位于以色列的精密增材制造技术开发商Nanofabrica宣布推出其微米级3D打印技术

4月，以色列科学家使用患者的细胞3D打印出一颗“可跳动的心脏”

3月，哈佛大学威斯研究所和马萨诸塞理工学院计算机科学人工智能实验室以及麻省理工学院CSAIL的一组研究人员开发出一种机器人抓手，它使用3D打印的折纸结构，可以提升自身重量的100倍

3月，由西班牙马德里自治大学(UAM)的Pilar Amo-Ochoa领导的西班牙、以色列科学家团队开发了一种多功能3D打印塑料复合传感器，能够检测微量水

3月，卧龙岗大学(UOW)研究人员开发生物3D打印机3D-Alek，采用UOW和ANFF(澳大利亚国家制造工厂)合作开发制造的专用生物墨水，用于解决先天性耳畸形问题

1月，发表在自然医学杂志《Nature Medicine》上的一份研究结果：科学家用3D打印人造脊髓为神经“搭桥”，让脊髓受损大鼠再度行走，为脊椎受伤的人们带来了重新行走的希望

1月，英国剑桥大学研究人员开发3D打印机械手，柔软程度堪比人手还会弹奏简单钢琴曲

1月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）与加州大学伯克利分校的研究人员于《Science》发表最新成果，轴向光刻技术

1月，美国哥伦比亚大学开发食品3D打印机，用激光烹饪食品

4月，西北工业大学汪焰恩教授团队3D打印出“可生长的骨头”

5月，美国莱斯大学与华盛顿大学的研究团队3D打印出“可呼吸的肺”

7月，中国首个纯3D打印企业铂力特成功上市

月，美国卡内基梅隆大学Feinberg教授团队提出了一种利用悬浮水凝胶自由可逆嵌入(FRESH)来对胶原蛋白进行生物3D打印

10月，西安交大恒通智能东莞松山湖基地推出国内首台SLA“双料机”，两个料缸、两个刮刀、一个激光器，可实现不同材料同时打印，节省刮刀刮平液面大部分的时间

长沙新材料产业研究院、莫纳什大学吴鑫华院士领导的研究团队、美国休斯研究实验室（HRL）在高强铝合金材料方面均有所突破，铝合金正在追赶上钛、镍和钢等材料，成为支持增材制造进一步发展的重要一环

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和香港中文大学合作提出一种通过超快激光打印亚微米结构的技术，将现有产率提高了三个数量级

激光烧结技术开启光源性改变，通过改变现有光源，EOS和华曙高科把SLS工艺带到了新的发展阶段

EOS金属3D打印批量生产全自动化试点取得全面成功

11月，哈佛大学开发多材料多喷嘴，高频无缝切换3D打印系统

10月，美国西北大学采用DLP技术突破了3D打印速度最高纪录

10月，3D打印赵州桥现身河北工业大学

2020年

2月，Stratasys推出低价全彩3D打印机

2月，Formlabs推出弹性韧性1500灰色树脂

2月，Markforged发布用于金属X 3D打印机的纯铜材料

3月，诺丁汉大学和伦敦玛丽大学生物3D打印大突破，研发出一款蛋白质3D打印氧化石墨烯，可以实现“自组装

3月，香港理工大学（PolyU）设计并在香港制造的3D打印医用防护设备在全球抗疫方面做出大贡献

3月，丹麦COBOD公司在4天内打印出了四栋小房子的墙

4月，普渡大学的研究人员用3D打印矿物来研究裂缝形成的模式，提高天然气生产、固碳、核废料处置的安全性和有效性

4月，澳大利亚的Spee3D推出了Activat3D铜，通过在不锈钢门板上3D打印薄薄的一层铜，可以相对轻松地灭活（或“杀死”）新型冠状病毒

4月，荷兰Tractus3D公司研发出一款行程为1000*680mm的大型3D打印机，设备高度仅为2米

4月，Mimaki Europe也宣布推出行程1800mm的设备，并声称7小时内可以完成1800mm的打印件

5月，中国空间技术研究院：我国成功完成首次“太空3D打印”，同样也是全球首次连续纤维增强复合材料的3D打印实验

5月，由奥地利格拉茨工业大学（TU Graz）的研究人员开发了一项新的3D打印技术将LED引入SLM，基于LED的选择性熔化（SLEDM技术），在某种程度上类似于SLM和EBM（电子束熔化），打印的过程中使用LED而不是激光

5月，生物3D打印新进展：美国德克萨斯州研究人员制造“NICE”生物墨水来制造功能性骨组织

2021年

零壹空间os-x6b火箭首次采用3d打印姿控动力系统产品飞行，实现全系统减重34.38%；空天引擎“炎驭一号甲”火箭发动机核心部件均采用3d打印工艺路线，填补国内2t级液氧煤油发动机全系统验证空白；中国空间站梦天舱的重要结构件导轨支架采用3d打印的薄壁蒙皮点阵结构；“天问一号”探测器的7500n变推力发动机及着陆巡视器和环绕器推进分系统的部分部件采用3d打印技术，发动机重量和体积大幅减小.

黑石开始使用3d打印技术批量生产锂离子电池，目标是电动汽车领域.

2021年，荷兰阿姆斯特丹一座3d打印的钢制桥梁竣工，其独特的流动线条外观由3d打印技术与焊接技术结合完成.