3D打印面临哪些挑战？
1.3D打印技术存在的问题
目前，美国、德国、以色列等一些制造业强国都已经制造出了一些技术比较成熟的3D打印设备，比如以色列的Objet公司已经生产出了Eden 3D打印机系列、Desktop三维打印机系列以及Connex打印机系列等。但从目前3D打印技术发展的情况来看，在打印的速度、产品的材料性能、打印材料的成本、操作的可访问性和安全性、成型精度以及质量等方面还存在一系列问题，制约了3D打印技术的快速发展。
（1）加工速度慢
目前，国际上的大多数3D打印机都使用液态树脂作为打印材料，这种材料可以利用聚焦激光束精确地点硬化，这种技术可以创作结构错综复杂的雕塑。但这种材料和技术也有一个致命的问题，就是打印的速度非常慢，大约是每秒几毫米，严重影响了打印的效率和削弱了打印产品的竞争优势。
（2）耗材受限
目前，虽然已经开发出了一系列应用于3D打印的同质和异质材料，但这些耗材仍然难以满足客户和市场对多种功能材料的需求。在打印材料方面，以色列的Objet公司居于行业领先地位。2012年，Objet公司宣布为Connex系列多材料3D打印系统开发了39种新型“数字材料”，消费者可以选择不同刚性、不同韧性、不同透明度的各种物质材料多达107种，其中有90种是由Objet公司开发的“数字材料”，用户可以使用Connex多材料3D打印机，同时在一个模型中最多使用14种各种硬度和透明度的材料。
（3）打印对象受到限制
当前，由于3D打印技术的推广范围较小，许多图像和物体都是通过二维的形式展现的，比如说电视画面、LED现实的图片以及我们手机中的电子照片都是二维的。而要将这些二维的图片通过3D打印设备制造出来，有一个先决条件，就是必须要将我们能够看到的这些二维图片转化成为3D打印设备能够直接识别的三维图像。目前，由于我们的图片收集方式比较落后，而且三维扫描技术也没有普及，使得广大用户还无法自由地通过3D打印设备打印二维照片或是屏幕上的二维动画角色。
（4）单个成本高
随着材料技术的进步，以及在大规模推广的条件下，3D打印的总体成本较低，这将成为3D打印的竞争优势之一。但是在3D打印发展的初期，由于技术的不成熟以及市场规模较小，单个打印设备的成本和耗材的成本都比较高，这将是在很大程度上制约3D打印技术广泛应用的关键要素之一。从目前的情况来看，最便宜的3D打印耗材也达到了几百元一公斤，而最贵的耗材价格甚至会达到4万元一公斤。如此高昂的耗材价格使得目前的3D打印技术的单个成本较高，难以与批量化生产而导致单个成本较低的传统生产方式相比，由此在大规模制造方面，3D打印技术难以全面取代传统制造技术。
（5）精度较差
目前，3D打印技术和工艺都还不完善，总体上还处于发展初期的试验阶段，只有一些企业和科研机构取得了一些比较成熟的技术，而且这些技术的使用推广范围都比较小，在打印技术和工艺方面还有许多可以改进的地方。由于3D打印的技术不成熟、工艺发展不完善、软件的融合水平还比较低，使得打印的一些快速成型零件无论是在外型的精度方面，还是在表面的质量方面，都还无法满足工程使用的要求，大部分的零部件都还不能直接作为功能性部件，而只能用做原型使用。
（6）产品质量较差
任何技术在发展的初期，由于技术的不成熟和经验的缺乏，都会出现产品质量不稳定、总体水平较低、残次品比例较高等一系列问题。目前，世界各国的3D打印基本上都采用层层叠加的增材制造工艺，由于受3D打印技术、耗材功能和粘合剂的限制，每层之间的粘结都会出现一定的问题，层和层之间粘结的程度和性能都无法与传统模具整体浇铸而成的零件相媲美。因此，在目前的技术水平下，通过3D打印技术所制造的产品在质量上还有待进一步提升，这也是3D打印在发展初期必须面对的问题。
2.我国3D打印产业发展存在的问题
当今国际上3D打印技术较为成熟、应用较为广泛的国家主要有美国、德国和日本等少数制造业强国，我国在3D打印技术的研发和产业化方面都还处于起步阶段，技术研发、政策规划、产业基础、人才支撑等方面还存在一系列问题，在一定程度上制约了我国3D打印技术的进步和产业化发展。
（1）缺乏宏观政策支持
3D打印产业的发展是一个系统工程，在上游需要软件技术、控制技术、光机电技术和材料技术等技术的支持，在中游要以信息技术的数字化平台进行立足，下游涉及的领域包括文化创意、家电电子、航空航天、医疗卫生和国防科工等，对于工业设计业、文化创意业、电子商务业、先进制造业、生产性服务业以及制造业信息化工程，3D打印产业的发展将发挥重要的作用。但从目前的发展情况来看，对3D打印产业发展的总体规划与重视不够，国家还没有针对3D打印的相关规划，《工业转型升级规划（2011—2015）》、《国家战略性新兴产业发展规划》以及《智能制造装备产业十二五发展规划》的相关规划也没有对3D打印给予重点支持，缺乏宏观的政策支持是我国3D打印产业发展缓慢的原因之一。
（2）技术研发投入不足
目前，我国在3D打印技术研发方面具有自主知识产权的院校也只有清华大学、西安交通大学、北京航空航天大学等少数几所科研院校，这些高校都是通过申请国家的科研经费开展研究。在设备制造方面，可以自主制造3D打印设备和打印材料的企业有几家，然而这些企业普遍只有较小的规模。我国3D打印科研的社会化投入机制尚未建立，使得我国3D打印方面的技术研发投入总体上还处于较低水平。这就使我国的3D打印产业存在研发投入严重不足的问题，在诸多环节存在缺陷，如工件支撑材料生成和处理、加工流程稳定性和部分特种材料的制备技术等都有一定程度的问题，对产品制造的需求难以满足。目前，一些主流的欧美企业在3D打印市场方面已经具有一定的技术和品牌影响力，不断加强在技术研发方面的投入，有的企业研发投入占销售收入的10%左右，使其保持了较强的技术优势。
（3）产业配套体系不全
与其他产业的发展相同，完善的供应商、服务商体系和市场平台也是3D打印产业发展所需要的。目前，我国的3D打印产业还处于初级发展时期，尚未建立3D打印机及耗材提供商、工业设计机构、3D数字化技术提供商等供应商体系和3D打印服务商、3D打印设备经销商等服务商体系，而第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等市场平台也处于发展初期，使得当前国内3D打印企业还处于“孤军作战”的态势。在这种条件下，3D打印主导的技术标准和开发平台尚未确立，技术研究与产品开发还处于无序状态，产业化推广和应用还处于初级阶段，使得我国3D打印的产业整合能力和产业竞争优势尚未形成，制约了3D打印产业的快速发展。
（4）产业技术培训不足
3D打印产业的发展需要有配套的人才支撑，而目前由于受到产业发展规模较小的限制，我国尚未建立起与3D打印发展相适应的人才培养体系，一些先进制造理念如“数字化设计”、“批量个性化生产”等尚未被多数制造企业所接受，缺乏对3D打印这一新兴技术和新兴产业的了解，对其战略意义认识不足。当前，企业对3D打印设备的购置非常少，适用的领域也很狭窄，大多数设备还停留在展览展示阶段。与3D打印相关的机械、材料、信息技术等工程技术专业尚未设置，相关课程培训教程以及教具都还未问世，许多职业技术学校和高校对3D打印技术的介绍还停留在部分学生的课外兴趣研究层面。人才培养体系的缺乏和产业技术培训的不足使得3D打印产业发展动力不足，制约了3D打印产业的长远发展。
3.3D打印技术的消极影响
任何技术的产生都会对经济社会发展带来一定的积极意义，同时也会在很多方面给人们的生产生活产生一些负面影响。3D打印技术也是如此，它的诞生与发展在给工业制造领域带来的变革不仅仅是起正面作用，还有一些会起着负面作用。以下，我们将对3D打印技术的发展有可能产生的一些消极影响进行客观的梳理。
（1）存在一定的安全隐患
只要有相应的设计模型，3D打印设备可以打印出各种我们所需要的产品，包括各种金属产品，于是手枪、管制刀具、火箭炮等各种杀伤性武器也可能被随意地制造出来。尤其是各种枪械部件的数码模型很容易获得，也很容易在网络上进行传播，这样的话，只需要一个小小的U盘，或者拿一支枪进行三维扫描之后，就可以让万能的3D打印设备打印出大量的极具杀伤性的武器。这样的话，3D打印的出现和普及就会给社会治安和人们的生命财产安全带来巨大的隐患。
（2）有可能引发一系列的盗版问题
由于3D打印分为设计和打印两个环节，其中模型设计环节是整个3D打印的关键环节，而3D模型的设计是以电子的方式来进行存储的，这种存储方式十分容易被拷贝和复制，这将使得许多专门从事三维设计的工程师的设计很可能被别人抄袭和剽窃。创新人士从信息共享时代就不断摸索，吃尽了苦头，花费了很久的时间，软件设计的盈利机制才被找到，而随着3D打印时代的到来，又会面临这种新的知识产权问题。由此可见，盗版问题将有可能成为3D打印发展面临的一个障碍，同时也会使得盗版的力量得以滋生。
（3）有可能导致资源环境问题
3D打印的推广和普及将使得物资的消耗呈快速增长的趋势，在自由想像与创造欲望的驱动下，每个人的创作**都有可能被激发，成为设计师，从而使得人类的创造能力被大大开发，许多人就可以随心所欲设计和制造出各种所喜欢的产品。这样的话，一方面，3D打印技术的普及将消耗大量的物资，这会给自然生态环境带来巨大的破坏；另一方面，许多设计的产品或许根本就没有实用价值，而只是一个创意概念，大量的设计品被生产出来，也会给环境保护带来了巨大的压力。而与此相反的是，生产3D打印耗材的厂商有可能将迎来巨大的市场空间，这将催生出新的3D打印材料研发、生产和供应产业。
（4）有可能引起道德与伦理的争论
在2D平面时代，照片PS（Photoshop）、艳照和偷拍等足以使人恐慌，而今3D时代来临，鉴于色情图片和情欲影片的影响，自我保护和屏蔽等工作需要充分做好。高科技的民用化以及平面照片、偷拍和透视扫描直接转为3D令人防不胜防，透视扫描一个人体可以轻松搞定。前段时期，个人隐私问题由于机场的透视安检引发，已经引起一些人的反对。应当忧虑的是，打印人像嫁接技术可以生成一些可怕的不雅照，并被某些人用于谋取非法利益，一具具有明星脸和身材的**通过一封电子邮件就有可能传播，目前在网络上的销量已经非常的火爆，几乎形成了一条比较成熟的产业链。由此可见，3D打印将带来一系列的伦理和道德的负面影响。
（5）可能使人出现审美疲劳
3D打印技术得到广泛普及和应用之后，各种创意和设计产品的不断增加，各种复杂的产品和设计都有可能出现，人们接受新事物的信息量也将随之增长，而过多的设计会使得许多人会在一定程度上出现审美疲劳。这个时候，很多人的审美标准有可能会回归简约和实用，比如苹果手机出现之前，各种外形、颜色和功能复杂的手机层出不穷，使人们出现了一定程度的审美疲劳，而乔布斯在苹果手机的外形上采用了简约的设计风格，重新将手机统一了起来，颜色只有黑色和白色两种，按键也就只有Home键和关机键两个，从而赢得了广大消费者的普遍认同。
（6）科技用于邪恶用途更为便利
如果3D打印技术被用于其它非法目的，有可能会制造出一些人类难以控制的生物或者武器，比如如果3D打印技术被用于邪恶的用途，打印出一双恶魔的翅膀，再通过一些零件和智能芯片的组合，很有可能制造出类似“钢铁侠”之类的战斗武器，一些灾难大片有可能变为现实。
通过上面的分析可以看出，如果处理不好，3D打印技术的发展将会给我们的生产生活带来很多的负面影响，甚至是人类的毁灭。为此，我们应当客观地看待3D打印的负面作用，通过制定各种完善的法律和法规来限制其所带来的负面作用，做到“疏”“堵”结合，发挥其对人类经济社会发展有利的一面，从而使得3D打印技术为人类制造业的发展和进步发挥更大的作用。
3D打印的技术前景如何？
3D打印技术的提出只是制造业领域的一个构想，但是这个构想有可能引起工业制造领域的革命性变化，进而会引发更高层面的社会和经济变革，因此该技术受到了学界、企业界和政府的高度重视。3D打印的应用主要是因为其可以实现更低水平的库存、更小的风险以及更加专业化的服务等。首先，对于从事3D打印的企业而言，可以以合理价格快速打印出各种符合个性化需求的零件和商品，而无需再花费大量的资金建设和管理零部件仓库，这样可以实现真正的“零库存”，这是3D打印能够改变商务模式的潜在能力。其次，由于3D打印具有速度快的特征，3D打印企业可以在接到订单和收到预付款以后，再安排进行打印制造所需要的商品和零件，这个过程中的财务风险基本上可以忽略不计，而唯一的风险仅在于产品设计的时间和费用，而非产品的运输和库存，这也是3D打印有别于传统制造业的重要原因。第三，3D打印涉及到许多的环节，而这些设计和制造等环节又可以非常方便的拆开进行细分，进而分包给不同的专业公司来完成，提升3D打印各环节的专业化水平。比如设计和制造环境分离后，设计师可以根据客户的需求进行个性化的设计，然后委托专门的3D打印公司制造并通过物流快递他们自己设计的作品，并收集客户的反应。对客户而言，客户可以向专业的3D设计公司购买设计方案，然后下载喜欢的产品CAD文件，在自己家里或者委托专业的3D打印公司打印。
1.3D打印的前景展望
然而，上述想法要得到普及，还需要设法克服3D打印产品本身所存在的成本、精度和强度等三方面问题。一是成本的问题。目前，3D打印材料属于新材料范畴，大多数种类的价格比较高，是传统材料的十几倍、几十倍甚至上百倍，这方面需要通过规模化生产和技术进步，来逐步降低3D打印材料的价格。二是精度的问题。目前，3D打印产品的尺寸精度是十分之一毫米，只能打印一些对精度要求不是很高的产品，而要达到微米级、纳米级的水平还有很长的路要走。第三是强度的问题。受打印材料和粘合剂技术水平的限制，目前的3D打印产品强度较低，导致其应用范围和领域比较窄。随着3D打印技术的创新，我们可以预见，在未来5年内，有可能会形成完整的3D打印供应链，生产制造领域将会出现大量专业提供CAD/CAM设计的公司，使广大终端用户可以更加便捷的下载，然后在家打印产品或委托专业的打印公司打印。随着3D打印技术的进步，一系列高性能、高质量、低价格的打印材料将会应运而生，CAD/CAM软件也会得到普及，进而出现一大批专业的、个体的3D打印企业。从长远来看，随着3D打印技术的进步，3D打印产品的尺寸稳定性、耐热性和防潮性将会由此而大幅提升，3D打印也必将获得更为广泛的工业应用前景。
（1）打印材料多元化
从3D打印技术的发展来看，制约3D打印技术快速推广和应用的主要原因是打印材料的特殊性与打印设备的适用性。如前所属，当前能够实现商业化使用的3D打印材料主要有高分子材料、无机非金属和金属材料三类。尽管高分子材料已经商业化，并在3D打印机中得到了广泛的应用，但无机非金属和金属材料的应用仍处于探索阶段，可选择的3D打印材料十分有限，这在很大程度上限制了3D打印技术的发展。随着3D打印技术的创新和新材料技术的进步，未来可以用作3D打印的材料的种类将会越来越丰富，进而出现越来越多的具有良好综合性能的3D打印材料，为3D打印技术的推广和普及提供良好的支撑。
（2）应用领域扩大化
随着3D打印技术的创新和新材料领域的进步，可用于3D打印的材料种类将会不断扩充，3D打印机能够打印出的产品种类也将不断增加，3D打印产品的性能也将不断增强，进而使得3D打印产品的应用领域不断扩大。更为重要的是，随着新工艺的开发和新设备的改进，3D打印技术进一步得到整合，3D打印产品的尺寸精度与性能也将进一步提高，产品的应用范围和应用领域也将出现扩大的趋势，这将使得3D打印产品对一些传统的低端制造业造成越来越大的市场冲击。
（3）打印方式多元化
3D打印设备具有家庭使用和工厂化使用两种模式，这就要求改变3D打印设备的体积可以容纳不同数量的零部件，这也是3D打印设备适应市场需求的重要前提。在个人应用领域，面对广大消费者个性化的需求，许多3D打印设备制造企业可能会研发出外形比较小巧，更加经济实用，适合办公室工作环境和家庭环境使用的3D打印机型。尽管到目前为止，3D打印技术制造的商品在整个全球制造业中所占的比重很小，3D打印技术的应用也受到各种条件的制约，但随着研究的深入与技术的进步，打印材料将会更加多样性，设备功能将会更加完善，3D打印的应用领域将会不断扩大，并产生个人应用与企业应用两种打印设备共同存在的情况，从而对传统的生产制造方式产生深远的影响。
2.3D打印的应用前景
3D打印快速成形技术相比其他快速成形技术拥有诸多优点。3D打印技术一经问世，就被认为是快速成形领域最有生命力的新技术之一，许多预言家认为其具有广阔的应用前景和良好的发展潜力。伴随新材料和快速成形技术等相关学科的发展，3D打印的应用将会越来越广泛，获得更大的发展空间，从而推动制造业整体上的智能化，并有可能成为第三次工业革命的引擎。
（1）便利化的打印设备
随着3D打印技术的发展和成熟，3D打印设备的制造技术也会不断发展，不仅会研发制造出一些大型的专业3D打印设备，而且在巨大市场需求的驱动下，一些3D打印设备生产企业将会针对特色的市场而研发出一些便捷的3D打印设备，就像现在的小型桌面打印设备一样，一系列个体比较小、成本比较低、能够满足日常生活和办公使用的小型3D打印机也将会问世和普及。
（2）新材料的研究与开发
3D打印的推广和普及，需要有先进的3D打印设备和完善的配套打印材料两个必要组成部分。随着3D打印设备的发展，也会相应地诞生一些与3D打印相匹配的打印材料生产企业，这些企业在市场需求和利润的驱动下，会加大各种新型3D打印材料和3D打印粘合剂的研发投入，从而推出一系列综合性能良好、打印成本低、节能环保性强的新型打印材料，以满足各个行业各个领域3D打印发展的需要。
（3）集成化的软件
要实现3D打印的推广和普及，提高3D打印的智能化和自动化水平，就必须要实现CAD、CAPP、RP的一体化。3D打印的实现，需要利用计算机辅助设计系统设计，将三维CAD模型进行近似处理，生成三角面片的文件后，再进行切片分层，最后再通过软件的集成实现3D打印设备、计算机辅助设计系统之间的无缝对接，进而完成3D打印设备的智能化和自动化打印。3D打印技术的发展，也必将会在一定程度上推动软件集成化的发展，从而有助于提升3D打印的成形精度和制造效率。
（4）新工艺的开发
工业生产的进步和工业产品功能的提升，需要满足材料、技术和工艺等三个方面的必备条件。随着3D打印中喷射技术、集成制造技术、新材料技术的不断进步，一些新的工艺也将随之被开发应用，如果高端RP设备的一些高级功能在三维打印机上实现，原型件的表面质量和尺寸精度将进一步提高。
（5）设备的改进
目前，3D打印还处于科研阶段，只是在一些技术水平较高的领域得到了小规模应用，如飞机零部件制造、牙齿骨骼的生成等，还没有在日常生活中得到大规模的推广。随着3D打印技术的发展，3D打印设备的制造技术也会相应改进和提升，在广泛地使用并征求客户的使用意见和改进建议之后，3D打印设备也将会进行不断的改进，从而不断提高3D打印设备的功能和实用性。
3.3D打印的发展方向猜想
3D打印的发展可以分为3D打印技术的发展和3D打印技术的产业化应用两大部分，而前者是后者的基础，后者的发展为推动前者的不断发展提供了充足动力来源，因此两者之间是紧密联系的、互为因果的关系。
（1）未来的技术发展方向
现代制造技术是由传感技术、信息技术、智能控制技术、新材料技术等高精尖技术组成的系统工程，3D打印技术就是其中最为典型的代表。随着未来智能制造的进一步发展和成熟，新的信息技术、控制技术、新材料技术、传感技术等新技术都会被广泛应用于3D打印中，从而推动3D打印技术及其产业化应用的发展。从目前各种制造技术的发展情况来看，未来我国3D打印技术的发展将更加体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
趋势一：精密化
一方面，随着材料科学的进步，将有可能开发出种类更为丰富、功能更为齐全的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料、复合材料以及金属材料等，3D打印产品的表面质量、力学和物理性能也将会有很大的提升；另一方面，随着3D打印设备向精密化方向发展，3D设备打印的速度、效率和精度也将有很大的提升，并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法也将得到广泛应用，从而能够打印出各种更高精度的产品，使3D打印向精密化方向发展。
趋势二：智能化
当前，软件产业正在生产生活的各个领域得到广泛应用，使得我们的生产制造活动更加智能化。随着软件开发的进步和软件集成的发展，将会促进CAD、CAPP、RP等软件实现一体化，从而让设计软件和生产控制软件能够做到无缝对接，实现设计者通过互联网与远程3D打印设备连接，进而直接联网对3D打印设备进行远程控制，实现远程在线制造，不断提升3D打印的智能化水平。
趋势三：通用化
3D打印是一种制造理念，但从目前的发展情况来看，更多的还是处于试验阶段，仅有的一些应用也体现在科技含量比较高的机器设备零部件中。随着3D打印技术的不断成熟和产业化的不断发展，操作更加便捷，成本更加低廉，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求。到这个时候，3D打印技术及其应用也将飞入寻常百姓家，在生物医学、建筑、汽车、服装等更多领域进行推广和普及，从而制造出各种通用化的3D打印产品，成为我们日常工作和生活中不可或缺的组成部分。
趋势四：便捷化
在未来，随着3D打印技术的进步，3D打印机本身也会得到不断改进，体积也会向小型化、桌面化发展，就和我们现在办公用的打印机一样，成为一个必备的便携办公用品，甚至可以随意放在我们的办公桌上，也可能像微波炉一样，成为我们家庭中不可或缺的生活用品，而打印材料也会像我们今天的打印纸一样，在各个办公用品超市随处就可以买到，从而使3D打印这种技术和制造模式在更加广泛的范围内得以普及。因此，3D打印技术的发展和普及，将会对人们的日常工作和生活方式产生重大的影响。
（2）可能的技术应用方向
3D打印技术以及3D打印产品的应用尽管目前发展比较迅速，大有推进传统制造技术和制造模式实现革命性突破之势，但总体而言，目前的3D打印技术及其应用还处在一个起步阶段，通过对3D打印技术发展趋势及其市场应用前景的判断，估计未来的3D打印技术和3D打印产品应用有可能往以下几个方向发展。
方向一：发展日常消费品制造
近二十年来，尤其是近三年来，随着3D打印技术的逐渐成熟，3D打印已经成为国外制造技术发展的一个热点，其产品的产业化应用被称为3D打印机，可以直接将电脑中设计的3D模型打印成为现实的3D产品。而打印机过去一直仅仅被视为电脑的一个外部输出设备。这种打印技术在工业造型、产品创意、工艺美术等领域，有着广阔的应用前景和巨大的商业价值。近年来，随着3D打印技术的成熟，3D打印机的地位大有不断提升的趋势，逐渐成为3D打印的核心组成部件。许多家庭日常消费品，如杯子、碗、桌子、椅子等，都有可能成为3D打印技术的产业化应用成果而得以广泛应用。
方向二：发展功能零件制造
随着新型材料科学的进展，许多金属材料有可能被先进的激光或电子束直接熔化成为金属粉，然后3D打印设备再利用高强度的粘合剂通过逐层堆积成为金属构件，这种技术也被称为金属直接成型技术。这种技术可以直接制造出结构复杂、功能特殊的金属零件，而且这种零件的力学性能可以达到很高的锻件性能指标，甚至在很多时候能够超过金属零件本身的性能，进而改变传统的铸锻造制造模式。随着金属新材料和粘合剂的进一步成熟，这些技术将与陶瓷零件的快速成型技术和复合材料的快速成型技术一起，发展功能多样的零件制造，进而推动3D打印技术和3D打印技术应用产品的不断发展。
方向三：发展组织与结构一体化制造
3D打印的一个重大发展方向就是用来打印人体器官组织，进而实现从微观组织到宏观结构的可控制造。比如说，在制造复合材料时，不用将复合材料组织设计制造与外形结构设计制造分开来单独完成，而可以将两个部分合起来进行，进而实现结构体的“设计—材料—制造”的一体化。目前，美国已经在梯度材料结构的人工关节，以及陶瓷涡轮叶片等零件增材制造的研究方面开展了一些研究，而且已经取得了突破性进展，这使得发展组织与结构一体化制造将在不久的将来得以实现。
精华小结
3D打印在技术和产业方面都具有明显的优势，很有可能给传统制造领域带来一场革命。美国是世界上3D打印的技术和产业发展相对成熟的国家，充分的市场竞争、强大的政府资助、行业协会的长期推动、健全的技术标准、发达的金融支持、强大的市场需求和整合的技术路线等经验都可以为我国3D打印技术和产业发展借鉴。虽然，3D打印在打印速度、材料性能、打印材料成本、成型精度等方面还有待改善，而且在环境、道德、安全等方面还存在一些疑问，但是，随着3D打印的技术进步，3D打印将成为第三次工业革命的引擎，将可能会给人类工业生产模式和日常生活带来颠覆性影响，因此3D打印被广泛看好。