艰难起步

    1994年，西安交通大学教授卢秉恒从学校争取到了3万元启动资金，另将自己此前做课题结余下来的20多万元投了进去，仍然不够造一台光固化成型样机。

    3D打印技术在中国兴起于上个世纪八九十年代，那时美国、日本虽然提出这个概念已近十年，但是真正成规模的研发才刚刚起步。

    “3D打印”是通俗叫法，学术名称为快速成形技术。与传统制造业的去除材料加工技术不同，3D打印遵从的是加法原则，可以直接将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件或模具，不再需要传统的刀具、夹具和机床。

    1986年，美国诞生了世界上第一家生产3D打印设备的公司3D Systems。这时，一批正在美国游学访问的中国学者率先被吸引了，回国后立刻启动相关研发。这其中，清华大学教授颜永年是其中之一，后来被认为是中国快速成形技术的先驱人物之一。

    1988年，正在美国加州大学洛杉矶分校做访问学者的颜永年，偶然得到了一张工业展览宣传单，其中介绍了快速成型技术。10月底回国后，颜永年就转攻这一领域，并多次邀请美国学者来华讲学，并建立了清华大学激光快速成形中心。

    最初的起步并不容易。颜永年希望从美国引进设备进行研究，但是设备太贵，不得已辗转找到香港殷发公司寻求合作，后者是美国3D Systems的代理商。双方达成协议，由清华大学提供场地、人员等，香港殷发公司提供设备，成立北京殷华快速成型模具技术有限公司。这是国内第一家3D 打印公司，由颜永年担任董事长，并于1994年7月通过鉴定被评为“填补国内空白”。

    西安交通大学教授卢秉恒，被视为国内3D打印业的另一先驱人物。他1992年赴美做高级访问学者，发现了快速成形技术在汽车制造业中的应用，回 国后随即转向研究这一领域，1994年成立先进制造技术研究所。卢秉恒的起步，也和颜永年一样，备受资金困扰。他从学校争取到了3万元启动资金，另将自己 此前做课题结余下来的20多万元也投了进去，仍然不够造一台光固化成型样机。卢秉恒跑到河南、深圳找企业投资均未成功，无奈只得从做软件开发起步，进而试 制紫外激光器、材料开发，最终东拼西凑出一台具有基本功能的样机。

    1995年9月18日，卢秉恒的样机在国家科委论证会上获得很高的评价，并争取到“九五”国家重点科技攻关项目250万元的资助。1997年，卢秉恒团队卖出了国内第一台光固化快速成型机。

    同一时期的华中科技大学（当时的华中理工大学），虽然从湖北省科学技术委员会得到了一笔经费，但也同样因为成本原因，而被迫从另外一种工艺起 步。1991年，在时任校长、已故著名机械制造专家黄树槐的主持下，华中科技大学成立快速制造中心，研发基于纸材料的快速成型设备。

    华中科技大学的起步，也是缘于王运赣教授1990年在美国参观访问中，接触到了刚问世不久的快速成型机。最初，王运赣他们也想从最早出现的基于 光敏树脂原料的光固化立体成型技术做起。然而，液态光敏树脂材料价格太高，国内没有卖的，进口价格是2000元人民币1公斤，做实验一次起码要30公斤； 相应的快速成型设备也很贵，仅仅是机器上的一个激光器都要3万美元。

    于是，华中科技大学的快速制造中心，转攻一种以纸为原料的分层实体制造技术（LOM）。1994年，快速制造中心研制出国内第一台基于薄材纸的 LOM样机，1995年参加北京机床博览会时引起轰动。LOM技术制作冲模，其成本约比传统方法节约1/2，生产周期也大大缩短。

    这时期，蹒跚起步的光固化技术和分层实体制造技术等，更多用于打印产品模型和铸造用蜡模等有限领域，尚无法直接做出功能零件。

    直接制造

    那时，国外多以尼龙粉末作为激光烧结材料，每公斤售价高达上千元。最终，一种价格仅为尼龙材料几分之一的聚苯乙烯粒料成为可能的替代材料。

    1995年，西北工业大学教授黄卫东，产生了一个关于快速成型技术的新构思：把3D打印技术和同步送粉激光熔覆相结合，形成一种新技术，用于直接制造可以承载高强度力学载荷的致密金属零件。

    当时，有学生在做激光熔覆，就是在一种金属表面熔覆上另外一种金属材料，能够相互结合得很紧密。这启发了黄卫东，依此类推，多层堆积，而且用数 字化控制“堆”的方法，那么想“堆”什么形状就能“堆”出来，还可以把金属的力学性能做到很好。查找文献时，黄卫东发现了快速成形制造，他想用这种方法做 飞机发动机的零件。最初，这个大胆的想法并没有获得支持，因为此前的快速成形技术并不成熟。

    黄卫东先是安排博士研究生李延民进行基础研究，用激光熔覆把材料“堆”起来。初步结果令人鼓舞，在金相显微镜下，找不到“堆”的痕迹，这说明材料结合得很好，确实形成了一个致密的整体。

    1997年，航空科学基金首次设立重点项目，黄卫东团队的“金属粉材激光熔凝的显微组织与力学性能研究”项目，在评审组长左铁钏的力挺下得以通 过。同年，黄卫东的激光定向凝固研究项目，又获得国家自然科学基金的资助。2000年以后，863计划、973计划、国家自然科学基金重点项目等也开始对 激光立体成型立项支持。

    这个研究成果，很快就在新型航空发动机的研制中得到应用。到该航空发动机装机试车时，采用传统铸造技术研制的一个关键零件始终不合格。当时，在 时间非常紧迫又缺乏相同金属材料的情况下，黄卫东团队把金属零件不合格的部分去掉，然后用一种性能比较接近的金属材料在上面重新“打印”出合格的零件，最终通过了检测。

    2001年，黄卫东团队申请了中国第一批关于激光立体成型的源头创新专利。至今已获授权激光立体成形的材料、工艺和装备相关的国家发明和实用新型专利12项。

    国内的北京有色金属研究总院、北京航空航天大学、清华大学、北京工业大学、华中科技大学等，也相继开始开展这方面的研究工作，总体思路是要同步实现金属零件的快速自由精确成型和高强度控制目标。

    1998年，华中科技大学快速制造中心也引进史玉升专门负责选择性激光烧结技术和选择性激光熔化技术。这是目前直接获得金属件最成功的方法，最有代表性的是美国 3D Systems 公司采用的将金属粉末和有机黏结剂相混合后的粉末烧结技术。