未来世界的某天清晨，在“叮铃铃”清脆的闹钟声中，毛小米伸了个懒腰，起床了。简单洗漱后，她站在穿衣镜前，从浮现的数据库里选择了一张红色连衣裙的照片，于是衣柜里响起了一阵“噼啪”的打印声。一会儿，小米打开衣柜，原本空空的衣柜里出现了一件与照片一模一样的连衣裙，因为是根据扫描自己的身材数据所打印的，衣服非常合身。连衣裙的材质使用了可重复打印的材料，可随时依照自己的喜好重新打印，不喜欢的还可以再换一种样子和颜色。换好衣服后，小米坐在餐桌前，“今天早上吃个美式早餐吧”，她说。餐桌的智能电脑识别出她的声音，便缓缓打开了，升起一盘打印好的人造培根和煎蛋。吃过早餐，她将tricorder（身体状况测试仪）放入嘴里，几秒钟后她的血糖、血氧、脉搏等数据就显示在眼前，一切正常，身体非常健康，于是小米开心地笑笑，走出了家门。她的房子是通过3D打印技术一次成型的，因此外观平滑，没有板材接缝，车库也是打印在房屋主体上的。车库内有一辆小轿车，车的外观是新近更换的红色打印外壳，小米想：“和我今天的裙子很配呀！”，高兴地坐进车内，按下一个按钮，扬尘而去。她在3D打印美容院工作，日常的工作就是利用顾客自己的细胞，生物打印一定形状的皮肤组织，从而帮助他们修复身上的疤痕。这是未来某个工作日的清晨，千千万万个普通人就这样走出家门，来到工作岗位。
　　这段对未来生活的展望都离不开一项技术的发展——3D打印（3D printing）。这是一种快速成型技术，正在逐渐被用于服装、奢侈品、设计、建筑、工程、汽车，航空航天、医疗、教育以及其他领域（图1）。具体地讲，3D打印技术是以分层的数字模型为基础，运用多种粉末状或液体材料，通过逐层固化成型的方式来构建具有复杂结构的物体。3D打印过程一般通过熔融沉积、光固化、挤压成型等技术实现（表1）。现在，一些具有高价值的零部件，已经开始使用这项技术成型。美国NASA甚至打算将3D打印机送上太空，供航天员随时使用。随着技术的逐渐进步，3D打印机的应用也越来越广泛，其价格也在逐年下降，正在逐步走进寻常百姓的生活，将在我们的生活中掀起一场革命。
表1 3D打印技术分类
打印类型使用方法打印材料
挤压成型　　熔融沉积式 (FDM）热塑性塑料、共晶系统金属、可食用材料
线状成型电子束自由成形制造(EBF)几乎任何合金
粒状成型直接金属激光烧结（DMLS）几乎任何合金
电子束熔化成型（EBM）钛合金
选择性激光熔化成型(SLM)钛合金、钴铬合金、不锈钢、铝
选择性热烧结（SHS）热塑性粉末
选择性激光烧结（SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末
粉末层喷头石膏3D打印 (PP)石膏
层压成型分层实体制造（LOM）纸、金属膜、塑料薄膜
光聚合成型立体平板印刷（SLA）光固化树脂
数字光处理 (DLP)光固化树脂


图1 当前3D打印技术的广泛应用（图片综合来自网络） 
　　3D打印机最早出现于上个世纪90年代中期，与普通打印机工作原理基本相近，即内装的液体或粉末材料，通过电脑控制被逐层打印在接收装置上，最后一层层地叠加起来，成为最终产品。但是，现有3D打印技术还存在着一些缺陷，其未来还有着远大的前景。随着它的进步，4D打印技术、连续液态界面打印（CLIP）技术等大量新理念得到开发。
　　4D打印的概念早在2013年就已经被提出了，即打印出的材料可以随着时间的推移、环境的改变，打印成品可以和水、空气、温度产生互动，从而自动变形（图2）。根据设计，材料打印后可以自动折叠成相应的形状，因此可能被用于日用商品、生物医疗、航空航天工业等领域。例如，Nervous System于2015年的“运动学连衣裙”上，展示了他们通过该技术打印的“运动学连衣裙”。现有的4D打印所用的材料为可记忆高分子材料，如慢回弹聚氨酯材料等，它的泡沫受外力作用产生变形后，不像一般海绵能够立即复原，而是缓慢地恢复原形而无残留变形，从而使它们所构建的物体“如机器般主动制作，而不是先设定好物体然后再制作”（麻省理工大学的Skylar Tibbits所描述）。

图2 4D打印技术演示
（来源于MIT网页：http://www.sjet.us/MIT_4D%20PRINTING.html）
　　而连续液态界面打印技术是解决了现有3D打印技术速度慢、表面粗糙的技术缺陷，从而登上了2015年3月20日Science杂志封面[1]（图3）。CLIP技术利用光敏树脂在一定波长紫外线作用下固化，且该过程可以被环境中的氧气所抑制，这两个条件的平衡所完成，可以将打印速度提高数十倍。

图3 连续液态界面打印技术登上了Science杂志封面[1]
　　未来，3D打印及其相关技术将会继续大踏步发展，被应用到我们的衣、食、住、行等各个领域，全面改变我们的生活，提高生活质量。