一句话定义：3D建模是在计算机里构造物体数字模型的过程；3D打印（增材制造）是把数字模型逐层堆积成物理实体的制造方式——两者合起来是「想法 → 数字 → 实物」的完整链路。
为什么重要
- 传统制造是「减材」（切削）或「等材」（模具铸造），复杂形状 = 昂贵的模具与工装；增材制造把复杂度近乎「免费」化，单件和小批量的经济学被重写。
- 它是产品原型验证、个性化定制（义齿/义肢）、修复停产配件、创客与教育的基础设施。
- 对个人：一台桌面打印机 + 建模能力 = 一间微型工厂，能修东西、做工具、验证产品想法。
前置知识
无。会用电脑、愿意动手即可。
核心概念
- 3D建模（3D Modeling）：用软件构造物体的数字表示，产出网格或实体模型文件。
- 3D打印（3D Printing）/ 增材制造（Additive Manufacturing, AM）：依据数字模型，把材料一层层加上去成型。
- 对比传统工艺：减材（CNC 切削、车铣）、等材（注塑、铸造、锻造）。
- 桌面级 vs 工业级：几百到几千元一台的 FDM/光固化属于桌面级；数十万起的 SLS、金属机属于工业级。本库主线是桌面级。
原理与机制：增材为什么成立
所有3D打印的共同逻辑：把三维问题降维成一堆二维问题。软件把模型切成极薄的层（如 0.2mm），每层变成该工艺的二维动作——挤出一条线、固化一片树脂、烧结一片粉末——堆起来就是三维物体。
- 好处：悬空、内腔、镂空 lattice 等传统工艺做不了的形状变得可行。
- 代价：强度有方向性（层与层之间是弱点，见 FDM 熔融沉积：桌面打印的主流派）、表面有层纹（见 后处理工艺）、悬垂结构需要支撑（见 悬垂、桥接与 45° 法则）。
简史（记住三个人物与两个节点）
- 1986：Chuck Hull 获得立体光刻（SLA）专利，发明 STL 文件格式，创立 3D Systems——工业增材制造起点。
- 1990s–2000s：SLS、FDM（Scott Crump，Stratasys）等工艺相继商业化，但设备昂贵，属于工业专属。
- 2005–2009：RepRap 开源项目（Adrian Bowyer 发起）目标是「自我复制的打印机」；FDM 关键专利 2009 年前后到期 → 桌面 3D 打印机爆发（MakerBot 时代）。
- 2013–今：光固化 LCD 屏幕方案把树脂机打到千元级；CoreXY 高速机型与多色系统普及；金属与聚合物走向批量生产场景。
直观类比
- 增材制造 = 挤奶油裱花：把「奶油」（熔融塑料/光敏树脂）按图纸一层层挤/画出来，堆成蛋糕。
- 减材制造 = 米开朗基罗雕大卫：从整块石头里把不要的部分凿掉；形状越复杂，浪费与难度越大。
实例与案例
- 工厂里：设计师一天内打出 3 版手机壳手板验证手感，过去开模验证要两周。
- 家庭里：洗碗机断了一个塑料篮滑轮，量尺寸建模重打一个，成本几毛钱。
- 医疗：义齿、助听器外壳几乎 100% 增材制造（见 行业应用、商业化与伦理）。
常见误区
- 「3D打印=直接造出成品，比传统制造更好」——错。它是工具箱里的一个工具：原型与小批量是它的主场，大批量低成本仍是注塑的主场。
- 「买了打印机就会用」——建模、切片、调校是三套技能，缺一不可（见 完整工作流：从想法到实物）。
- 「打印的东西强度都一样」——方向性强度差异巨大，Z 向往往是薄弱面。
自测题
- 增材、减材、等材各举一个工艺例子。
- 为什么说增材制造「把复杂度免费化」？代价是什么？
- 2009 年左右桌面 3D 打印爆发的关键技术背景是什么？
与其他知识点的关系
- 工作流全景 → 完整工作流：从想法到实物；核心工艺 FDM → FDM 熔融沉积：桌面打印的主流派；强度方向性的应对 → 打印方向与支撑策略、DfAM：为增材制造而设计；行业与伦理 → 行业应用、商业化与伦理。
延伸阅读
- ISO/ASTM 52900 增材制造术语标准（工艺分类权威口径，建议按最新版核对）。
- 纪录片/报道：RepRap 项目与开源硬件运动的历史梳理（建议搜索核实）。
前置知识
无