一台3D打印机，一个数字模型，就能让金属粉末“生长”成航空发动机零件。
在无氧密闭腔内，多根喷头喷射金属粉末，经高温激光作用瞬间熔化，在数控移动下，金属层层堆积生长。只需数十个小时，一个面积达16平方米的复杂形状大型钛合金构件便能高效成型。
这就是金属3D打印技术创造的奇迹。这项技术并非一夜之间出现，它经历了几十年的发展和演化。
金属3D打印技术的概念最早可以追溯到20世纪80年代。1984年，查尔斯·W·赫尔发明了第一台商业3D打印机，并申请了光固化成型技术的专利，这标志着3D打印技术的正式诞生。
与金属增材制造相关的最早技术是选择性激光烧结（SLS），由Carl Deckard博士和Joe Beanman博士在1984年申请专利。1990年，Manriquez-Frayre和Bourell首次实现了通过SLS技术打印金属制品。
真正的突破发生在1990年代。德国Fraunhofer激光技术研究院获得了选择性激光熔化（SLM）技术的创始专利。同时，德国EOS公司在1990年代获得了直接金属激光烧结（DMLS）专利，并于1994年推出了首台直接金属激光烧结系统。
1999年，Fockele & Schwarze推出了第一台选择性激光熔覆系统，随后Concept Laser、EOS和通快公司在2003年均推出了利用激光能量直接熔化金属合金的系统。
在国际金属3D打印技术发展的同时，中国也开始了自己的探索之路。从国产大飞机C919到新一代载人飞船实验船，从歼-15、歼-20到“鹘鹰”等多型飞机，许多国家重大专项和装备都应用了金属3D打印技术。
金属3D打印在技术上被称为金属增材制造技术，其核心原理是将复杂的三维零件切分成无穷多的二维平面，通过激光或电子束逐层熔化金属粉末，层层堆积形成三维实体。
王华明院士将这个过程比喻成定积分或做CT扫描的逆过程：“把无穷多张CT的片子摞起来，叠在一起那就是一个复杂大脑”。
与金属增材制造相关的最早的一项3D打印技术是SLS－选择性激光烧结技术，当时是用来烧结塑料粉末。而在1990年，Manriquez－Frayre和Bourell实现了通过SLS技术打印金属制品的应用。
发展到今天，常用的金属3D打印技术主要包括选区激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）、激光近净成型（LENS）等。
以最常用的SLM技术为例，其通过高能量激光束将三维模型切片后的二维截面上的金属合金粉末精准熔化，自下而上逐层累积，从而打印出任意复杂结构和近乎100%致密度的金属零件。
随着技术发展，金属3D打印在效率和精度上不断提升。2025年，EOS发布了新一代金属3D打印机M4 ONYX，配备六台400W激光器同时工作，构建体积扩大至450x450x400mm，生产力比前代产品提升高达50%，零件成本降低30%。
更令人振奋的是，2025年研发的全球最大金属3D打印机取得三项突破：采用并行控制40个打印头的模块化架构，成型效率提升20倍；首创点阵夹芯增材技术，在构件孔隙率达78%时仍保持抗压强度≥500MPa；成型尺寸突破20米级，可整体制造海洋浮式平台主构件。
在技术创新方面，光束整形和区域打印成为激光粉末床熔融（LPBF）3D打印工艺最新的发展方向。光束整形技术通过改变激光束的能量分布，改善激光加热的均匀性，控制熔池，减少缺陷并提高打印速度。
区域打印技术则通过将平铺式图案激光脉冲与极高的激光功率相结合，实现大面积3D打印，单脉冲可熔化10×10mm²的区域，比传统单激光LPBF技术单位时间内打印面积增加了一万倍。
目前，金属3D打印技术已经应用于航空航天、汽车制造、医疗植入物以及个性化定制产品等多个领域。根据预测，到2029年中国3D打印设备的市场规模将超1200亿元，2024年至2029年复合年均增长率约为19.5%。
金属3D打印在产业化领域的道路将越来越宽。未来，这项技术不仅会改变大型零件制造工业固有的大、重、贵的面貌，还有可能走进千家万户，造福更多的人。
