（1）模具生产周期缩短
3D打印模具缩短了整个产品开发周期，并成为驱动创新的源头。在以往，由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具，公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。通过降低模具的生产准备时间，以及使现有的设计工具能够快速更新，3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设计周期跟得上产品设计周期的步伐。 例如图2.1为隆源成型制造的缸盖气道和水套的组合芯，利用激光烧结技术一次烧结成型，提高了组模精度，成型时间仅用19小时。缸盖外模可用传统方法制作，这样就大大缩短了缸盖的研发时间，从CAD设计到缸盖铸件图2.2的完成只需约20天。
图2.1 发动机缸盖气道，水套组合芯
图2.2 发动机缸盖铝铸件
（2）制造成本降低
如果说当下金属3D打印的成本要高于传统的金属制造工艺成本，那么成本的削减在塑料制品领域更容易实现。
金属3D打印的模具在一些小的、不连续的系列终端产品生产上具有经济优势（因为这些产品的固定费用很难摊销），或者针对某些特定的几何形状（专门为3D打印优化的）更有经济优势。尤其是当使用的材料非常昂贵，而传统的模具制造导致材料报废率很高的情况下，3D打印具有成本优势。
此外，3D打印在几个小时内制造出精确模具的能力也会对制造流程和利润产生积极的影响。尤其是当生产停机或模具库存十分昂贵的时候。
最后，有时经常会出现生产开始后还要修改模具的情况。3D打印的灵活性使工程师能够同时尝试无数次的迭代，并可以减少因模具设计修改引起的前期成本。
（3）模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性。
通常，金属3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构并能产生完全致密的打印部件，与那些锻造或铸造的材料（取决于热处理和测试方向）相比，其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工程师带来了无限的选择以改进模具的设计。当目标部件由几个子部件组成时，3D打印具有整合设计，并减少零部件数量的能力。这样就简化了产品组装过程，并减少了公差。
此外，它能够整合复杂的产品功能，使高功能性的终端产品制造速度更快、产品缺陷更少。例如，注塑件的总体质量要受到注入材料和流经工装夹具的冷却流体之间热传递状况的影响。如果用传统技术来制造的话，引导冷却材料的通道通常是直的，从而在模制部件中产生较慢的和不均匀的冷却效果。
而3D打印可以实现任意形状的冷却通道，以确保实现随形的冷却，更加优化且均匀，最终导致更高质量的零件和较低的废品率。此外，更快的除热显著减少了注塑的周期，因为一般来说冷却时间最高可占整个注塑周期的70％。
（4）优化工具更符合人体工学和提升最低性能
3D打印降低了验证新工具（它能够解决在制造过程中未能满足的需求）的门槛，从而能够在制造中投入更多移动夹具和固定夹具。传统上，由于重新设计和制造它们需要相当的费用和精力，所以工具的设计和相应的装置总是尽可能地使用更长的时间。随着3D打印技术的应用，企业可以随时对任何工具进行翻新，而不仅限于那些已经报废和不符合要求的工具。
由于需要很小的时间和初始成本，3D打印使得对工具进行优化以获得更好的边际性能变得更加经济。于是技术人员可以在设计的时候更多地考虑人体工学，以提高其操作舒适性、减少处理时间，以及更加方便易用、易于储存。虽然这样做有可能只是减少了几秒钟的装配操作时间，但是架不住积少成多。此外优化工具设计，也可以减少零件的废品率。 2.3 汽车领域
汽车工业在国家经济发展中起着重要支柱的作用，汽车零部件的制造存在着巨大的商机。但随着汽车技术的发展，汽车零部件的形状越来越复杂，采用传统制造技术制造汽车零
部件，不但所需周期长，而且成本高。利用3D打印技术生产汽车零部件可快速成形，特别是在设计早期验证产品装配可行性时，能及时发现产品设计差错，缩短开发周期，降低研发成本，快速验证关键、复杂零部件或样机的原理及可行性，例如缸盖、同步器开发，以及橡胶、塑料类零件的单件生产，无需金属加工或任何模具，免去了模具开发、铸造、锻造等繁杂工序，省去试制环节中大量的人员、设备投入。福特汽车公司已经利用3D打印技术制造了混合动力车中的转子、阻尼器外壳和变速器；日本的小岩公司已经能够运用3D打印技术制造涡轮增压器等汽车零部件；目前，我国国内已有汽车零部件企业通过3D打印技术制作缸体、缸盖、变速器齿轮等产品用于研发使用。 2.4 在航空领域的应用
波音公司已经利用3D打印技术制造出300种左右的飞机零部件，同时波音公司正在与霍尼韦尔公司研究利用3D打印技术打印飞机机翼等更大型的产品。空客公司最近提出“透明飞机概念”计划[2]，即先打印飞机的小部件，然后一步步发展，到2050左右利用3D打印技术打印出整架飞机。由于概念飞机本身结构的复杂性，采用传统制造方法难以实现，比如能让乘客看到周围蓝天白云的透明机壳、仿生的弯曲机身等，采用3D打印技术都可以实现其制造。在国内，西北工业大学黄卫东教授团队利用3D打印技术，制造出长达5m的钛合金机翼前缘，并且通过了中国商用飞机公司的5项测试，其性能略高于此前业界常用的锻造件；北京航空航天大学王华明教授团队，针对大型飞机、航空发动机等国家重大战略项目，经过多年研究，在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术，并已在飞机大型构件生产中研发出五代、10余型装备系统，已经接受近10年的工程实际应用考验，使我国成为迄今唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。 2.5 在医学领域的应用
3D打印技术在打印牙齿、骨骼修复等方面的技术已经比较成熟。由于每一个人的牙齿都不一样、每一位病人的骨骼损坏程度也不一样，采用传统复方法，不但成本高，而且耗费时间长，会给病人在承受疾病痛苦的同时，带来经济上的压力。而3D打印技术正好可以解决这种个性化、复杂化、高难度的技术需求。3D打印巨头Stratasys公司最近开发出了一种名为Veroglaze的材料，可用于打印牙冠、牙桥修复、制造诊断蜡型和其他牙齿相关对象；2014年3月，第四军医大学西京医院骨科郭征教授带领的团队，将3D打印技术制备的钛合金假体，分别植入3位骨肿瘤患者体内，修复了不同部位的骨骼缺损。这3位患者发病部位分别是骨盆、肩胛骨和锁骨。同时，3D打印技术在打印细胞、软组织、器官等方面也有所
发展，早在2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试了以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官；2013年，来自杭州电子科技大学等高校的科学家研发出中国首台自主知识产权细胞组织3D打印机，该3D打印机使用生物医用高分子材料、无机材料、水凝胶材料或活细胞，目前已成功打印出较小比例的人类耳朵软骨组织、肝脏单元等。 2.6 在建筑领域应用
Joseph Pegna是第一个尝试使用水泥基材料进行建筑构件3D打印的科学家，其方法类似于选择性沉积法：先在底层铺一层薄薄的砂子，然后在上面铺一层水泥，采用蒸汽养护使其快速固化成型。而当前应用于建筑领域的3D打印技术主要有三种：D型工艺、轮廓工艺和混凝土打印。
D型工艺由意大利发明家恩里克·迪尼发明，D型工艺打印机的底部有数百个喷嘴，可喷射出镁质黏合物，在黏合物上喷撒砂子可逐渐铸成石质固体，通过一层层黏合物和砂子的结合，最终形成石质建筑物。工作状态下，三维打印机沿着水平轴梁和4个垂直柱往返移动，打印机喷头每打印一层时仅形成5mm～10mm的厚度。打印机操作可由电脑CAD制图软件操控，建造完毕后建筑体的质地类似于大理石，比混凝土的强度更高，并且不需要内置铁管进行加固。事实上这种方法类似于选择性粉末沉积，打印所使用的材料为氯氧镁水泥。目前，这种打印机已成功地建造出内曲线、分割体、导管和中空柱等建筑结构。2013年1月份，一位荷兰建筑师与恩里克·迪尼合作，尝试运用D型工艺技术建造一栋建筑，命名为“Landscape House”，预期在2014年完成。该工艺甚至可以用于建筑人类在月球上的居所。
“轮廓工艺”是由美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克·霍什内维斯提出的。与D型工艺不同是，轮廓工艺的材料都是从喷嘴中挤出的，喷嘴会根据设计图的指示，在指定地点喷出混凝土材料，就像在桌子上挤出一圈牙膏一样。 然后，喷嘴两侧附带的刮铲会自动伸出，规整混凝土的形状。这样一层层的建筑材料砌上去就形成了外墙，再扣上屋顶，一座房子就建好了。轮廓工艺的特点在于它不需要使用模具，打印机打印出来的建筑物轮廓将成为建筑物的一部分，研发者认为这样将会大大提升建筑效率。目前，运用该技术已经可以打印墙体，而且该团队正在与美国宇航局合作，试图将轮廓技术运用到美国未来“火星之家”项目中，建造人类在火星上的居所。
混凝土打印由英国拉夫堡大学建筑工程学院提出，该技术与轮廓工艺相似，使用喷嘴挤压出混凝土通过层叠法建造构件。该团队研发出一种适合3D打印的聚丙烯纤维混凝土，并测试了这种混凝土的密度、抗压，抗折强度，层间的粘结强度等物理性质，证实该混凝土可以用于混凝土打印技术。目前该团队用混凝土打印技术制造出了混凝土构件。
2014年8月21日，苏州的建筑材料公司盈创使用一台巨大的3D打印机，采用特殊的墨水—混凝土进行打印，在一天内主要利用可回收材料，建造了10栋200平方米的毛坯房，展示了3D打印机的强大功能。
图2.3 盈创公司用3D打印技术生产的建筑构件和用构件组装的房屋
2.7 在军事领域应用
在军事领域，3D打印技术给装备保障带来的变化无疑也是革命性的。在未来信息化战场上，无论武器装备处于任何位置，一旦需要更换损毁的零部件，技术保障人员可随时利用携带的3D打印机，直接把所需的部件一个一个地打印出来，装配起来就可以让武器装备重新投入战场。据外媒报道，美国陆军已经加入扩展3D打印行动，为“增强小型前线作战基地的可持续作战能力”，2012年，他们先后向阿富汗战区部署了两个移动远征实验室，实验室由一个6m的集装箱制成，配备有实验室设备、成型机、3D打印机和其他制造工具，可以将塑料、钢铁和铝等材料打印为战场急需零部件。 2.8 在食品领域应用
3D打印在食品领域也有成功的应用，做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉。美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品；德国科技公司Biozoon最近推出了一种叫“Smoothfood”的3D打印食品，以解决老人的进食困难问题，为进食困难的老年人带来福音，这种食品的制作方法是：将食品原料液化并凝结成胶状物，然后通过3D打印技术制造出各种各样的食物。这种食物很容易咀嚼和吞咽，很可能成为老人护理行业的革新者；国内福建省蓝天农场食品有限公司利用3D打印技术做出色彩缤纷的个性化饼干，受到儿童和年轻女孩的喜爱，市场销路非常好。 2.9 在考古文物领域的应用
3D打印技术在考古文物领域主要用于修复已经破损的古文物。在应用3D打印技术进行文物修复时，需要使用3D扫描仪扫描破损文物，完成数据采集，并处理数据，建立相应