打印人体心脏、骨骼，这些原本只存在于科幻电影中的场景也许在不久的未来将变成现实。作为科技界的“当红明星”，3D打印已遍及航空航天、医疗、食品、服装等各个领域，在拓展自身领地的同时，也潜移默化地改变着人们对制造业的观念。
3D打印的概念其实最早出现在中国。原来中国的长城就像现在的增材制造，是一层一层叠加起来的。这正是3D打印的工作原理：以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体。从点到线，从线到面，从面到体，将打印材料一层层叠加起来。3D打印就像是燕子垒窝，衔泥巴一点一点垒起来一样。
3D打印因为能完成一体化制造，在航天航空方面起到非常大的作用。比如我们C919的那个将翅膀和机身连接起来的大梁就是3D打印出来的。很多人会问：“3D打印出现了，那还会有4D打印吗？”其实，不仅有4D打印，还会有5D打印。而所谓的5D打印就是随着时间的改变，它的功能还会发生改变。比如打印人体器官，打印好一个框架后在里边复合上我们人体的细胞，在适当的环境下就向不同的组织进行转化，最后就转化成一个自己的器官。
未来，3D打印在太空制造方面也将会有广泛应用。如果空间站的零件坏了，我们可以直接在空间站里打印出来，现场更换，不再需要从地球上发射上去了。也许我们还能在太空中打印我们地球上所需要的产品和装备，这样就节省了地球的空间和资源。
中国是目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现工程应用的国家，这项技术为我国重大装备的研发作出了不可磨灭的贡献。“大型整体主承力结构件”就像人身上的大骨头，是大型机械中主要承力的部分；而“激光快速成形技术”，用大家耳熟能详的词语来替换就是“3D打印技术”。我们可以理解成用金属3D打印技术来制造重大装备中主要承力结构件的技术。
“3D打印”是近十年来的一个大热词，不断地出现在人们的视野中，我们生活中的很多角落都用上了3D打印技术。那么我们为什么致力于金属3D打印技术的研究呢？未来对于重大装备的要求都是越来越多，质量越来越高，但是传统大型金属构件的制造由于受金属基本物理原理的限制，面临很大的困难。
传统大型金属构件的制造原理可以比喻成做拉面：金属里的晶体就像面粉，面粉如果磨得足够细、揉得足够均匀，就能拉得很长，即金属的塑性好；面条嚼起来筋道，即金属的强度高。虽然铸造的原理很简单，但是当铸造的构件变得很大时，会导致制造出来的金属构件的各方面性能都不尽如人意。而金属3D打印技术，则化整为零，每次都只冶炼很少的金属，一点点“画”出一个大型的金属构件，突破了材料制造的天花板。金属3D打印技术会带来材料技术和制造技术的变革。
未来金属3D打印技术首先会对材料带来变革性的影响，有可能产生新一代更高性能的合金材料；其次，会真正变革和影响装备，大大减少飞机自重，加大载重量；而最重要的是金属3D打印技术会带来整个制造模式的变革，让未来的装备真正实现“个性化”定制。
（作者系中国工程院院士、北京航空航天大学教授）
责任编辑：王昆鹏
