增材制造的出现最早可以追溯到20世纪80年代。最初，增材制造被用来制作产品的外观模型，材料仅限于塑料。

研究者在1996年至1998年期间对增材制造的出现和发展做了初步的归纳和分类，有关增材制造技术的专利也逐渐增多，其中Paul L Dirnatteo在其专利中明确地提出了增材制造的基本思路如图7-26所示，先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维轮廓薄片，然后用激光切割成型这些薄片，再用螺钉、销钉等将一系列薄片连接成三维物体。

图7-26　Paul的分层成型法

现在增材制造所涉及的材料不再限于塑料，金属同样可以利用这一制造工艺。无论是科研院所、大学还是公司都研发了数种增材制造技术。产品的尺寸从最初的小零件发展到可以制造较大尺寸的零件，包括飞机上的梁。纤维缠绕成型技术最早出现于20世纪40年代美国的曼哈顿原子能计划，用于缠绕火箭发动机壳体及导弹等军用产品。该技术的机械化与自动化程度高，工件适应性强，最大的优点是可以充分发挥纤维的强度与模量优势，在美国申请专利之后，迅速发展成为复合材料制品的重要成型方法。复合材料纤维铺放成型技术是20世纪70年代作为对纤维缠绕、自动铺带技术（ATL）、自动铺丝技术（AFP）的改革而发展起来的一种全自动复合材料加工技术，也是近年来发展最快、效率最高的复合材料自动化成型制造技术之一。

图7-27　SLS示意图

1989年，美国得克萨斯大学奥斯汀分校提出了选择性激光烧结技术（SLS），其工作原理为利用高强度激光将尼龙、蜡、ABS、陶瓷甚至金属等材料粉末高温熔化烧结成型，如图7-27所示。

随着SLS工艺的不断应用，各种改进技术不断出现，比较有代表性的有：直接金属激光烧结（DMLS），选择性激光熔融（SLM）和电子束熔融（EBM）是最具有代表性的金属粉末融合技术。20世纪90年代中期，在SLS工艺的基础上发展起来的选择性激光熔融工艺（SLM）克服了SLS工艺在制造金属零件时工艺过程复杂的困扰，可利用高强度激光熔融金属粉末快速成型出致密且力学性能良好的金属零件。

目前，增材制造技术最热门的应用领域就是3D打印。2005年是3D打印行业的蓬勃之年，Z Corporation推出了世界上第一台高精度彩色3D打印机Spectrum2510。

英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起了开源3D打印机项目Rep Rap，目标是通过3D打印机本身，制造出另一台3D打印机。正是这一项目吸引了更多投资者的目光，3D打印企业开始如雨后春笋般出现。

2010年11月，第一台3D打印轿车出现。它的所有外部组件都由3D打印制作完成，其中的玻璃面板使用Dimension3D打印机和由Stratasys公司数字生产服务项目Red Eyeon Demand提供的Fortus3D成型系统制作。

2011年8月，英国南安普敦大学的工程师研发了世界上第一架3D打印飞机，如图7-28所示。(www.daowen.com)

图7-28　世界上第一架3D打印飞机

我国增材制造行业的市场规模增速很快。如图7-29所示，2013年国内增材制造产业规模仅3.2亿美元，2018年规模达23.6亿美元，5年的复合增速达49.1%。预计到2023年，我国增材制造行业的总收入将超过100亿美元。这种高增长性符合行业成长期的特征。

图7-29　我国增材制造行业的市场规模及增速

如图7-30所示，从产业布局来看，北京和上海聚集了主要扫描仪和控制软件厂商，以及3D打印机用关键核心零部件的相关厂商。就3D打印的设备而言，湖北和陕西在金属材料3D打印领域具有一定的基础。广东在辅助设计、个性化定制、艺术创意等应用服务层面具有明显优势。

图7-30　国内增材制造技术产业布局

如图7-31所示，整个增材制造行业产业链大概可分为：上游基础配件行业；中游3D打印设备生产企业、3D打印材料生产企业和支持配套企业；下游应用主要是指在航天航空、医疗健康、汽车制造等领域的应用。通常意义上的3D打印行业则主要是指3D打印设备、材料及服务企业。

图7-31　增材制造行业产业链

经过近40年的发展，行业已经形成了一条完整的产业链。产业链的每个环节都聚集了一批领先企业。从全球范围来看，以Stratasys、3D Systems为代表的设备企业在产业链中占据了主导作用，且代表性设备企业通常能够提供材料和打印服务业务，具有较强的话语权。