增材制造涉及一組動態的技術和材料——隨著它的發展，它繼續為越來越多的應用提供獨特的解決方案。
圖 1. 在激光粉末床熔合 (PBF) 系統上打印的金屬工具零件。
增材制造 (AM)，又稱 3D 打印，自 30 多年前首次推出以來發展迅速。1984 年，立體光刻技術的發明者 Charles Hull 獲得了 3D 打印工藝的第一項重大專利。專利大約在同一時間授予 Stratasys，這是一家開創 3D 擠出熱塑性零件的公司。從那時起，行業內發生了很多事情。
立體平版印刷術是基于工業激光的，后來的各種印刷聚合物和金屬的技術也是如此。
有幾種制造聚合物零件的技術。還原光聚合(VPP)一般使用紫外(UV)光源來硬化光敏聚合物;熱量也可以用作能源。VPP 工藝，也稱為立體光刻，使用激光在構建缸內逐層固化液態樹脂以形成物體。從 2002 年開始，Envisontec(現為 ETEC)推出了一種系統，該系統使用數字光處理 (DLP) 投影儀作為替代光源來固化光敏聚合物。這些系統在某些應用中取代了基于激光的立體光刻。除了一些例外，DLP 系統用于構建比大框架立體光刻更小的部件。小部件 VPP 通常用于各種牙科應用。
聚合物零件生產的第二種主要技術是粉末床熔合 (PBF) 或選擇性激光燒結 (SLS)。激光能量熔化粉末狀聚合物層，將它們一層一層地融合在一起形成零件(見圖1)。SLS 最常用的材料是聚酰胺 (PA) 12，也稱為尼龍。輸出功能齊全，具有良好的材料特性。由于零件是由熔融粉末制成的，因此表面光潔度很粗糙，通常需要進行后處理，例如平滑或涂漆。在各種工業應用中，SLS 是傳統注塑成型零件的替代品，可用于多達數萬件的小批量生產，具體取決于零件設計。從 1987 年開始，德克薩斯大學奧斯汀分校的衍生公司 DTM(后來被 3D Systems 收購)開創了這一過程。
材料擠出 (MEX) 和材料噴射 (MJT) 完善了聚合物 3D 打印的圖景。前者，廣泛稱為熔融沉積成型 (FDM)，通過噴嘴擠出熱熔熱塑性塑料來制造零件。后者使用工業噴墨技術將光敏聚合物選擇性地噴射到構建板上，通過暴露在紫外線下進行固化。這兩個過程中沒有使用激光技術。
近年來，功能性金屬和陶瓷部件的制造有了顯著發展，因為基礎技術的價格已經下降。PBF 是迄今為止最常見的金屬增材制造工藝。與其相關的聚合物工藝一樣，激光束在惰性和加熱的構建室內熔化金屬粉末以形成零件。構建過程達到了被打印金屬合金的熔點，并導致粉末融合成功能金屬部件。零件需要在建造完成后必須拆除的支撐結構。與聚合物 PBF 一樣，零件相當粗糙，因為它們是由熔化的粉末顆粒制成的，并且通常需要平滑、拋光或機加工才能達到所需的表面光潔度。通常需要對零件進行熱處理以減輕在 PBF 過程中產生的應力。對于某些應用，有時需要熱等靜壓 (HIP) 來實現全密度。該工藝可使用多種材料，包括鋁、鈦、鈷鉻合金、不銹鋼、鎳基高溫合金和銅。
定向能沉積 (DED) 是一組工藝，其特點是通過類似于焊接的工藝將金屬原料熔化成金屬部件。原料可由金屬絲或金屬粉末提供??，熔化原料的熱源可由激光或電子束提供(見圖2)。
圖 2. LASERTEC 65 在一臺機器上結合了定向能量沉積增材制造和銑削工藝。
立體光刻技術曾經是一項依靠工業激光器的開創性技術。大幅面立體光刻設備仍有需求。傳統制造應用程序，例如由 Align Technologies 開發并基于 3D Systems 提供的設備的應用程序，仍然生產大量的 AM 零件。Align 每天生產 700,000 個牙弓。大型零件仍然是激光光聚合具有優勢的領域。
然而，如今激光驅動的工藝面臨著來自配備 DLP 或 LED 光源設備的激烈競爭。它們足夠精確，可以取代激光器，并且能夠一次將整個層暴露在光源下，從而提供速度優勢。激光聚合是一種矢量過程，本質上較慢。光敏聚合物的噴墨打印也與激光相競爭，盡管部件尺寸有限，并且材料性能受到僅需要噴射低粘度材料的限制。
激光驅動的 SLS 面臨來自多噴頭融合的競爭，這是一種由惠普開發和商業化的噴墨和紅外工藝。同樣，高速燒結顯示了以低于 SLS 零件的成本生產功能性尼龍零件的潛力。
在金屬方面，激光 PBF 仍然擁有最大的市場份額，由一些激光驅動的 DED 技術支持的數量要少得多。電子束PBF正在取得進展，許多新玩家正在進入市場。后者僅占金屬增材制造安裝基數的一小部分。
激光 PBF 的一個更重要的競爭對手是金屬粘合劑噴射。這項技術提供了低成本金屬增材制造的承諾。盡管許多資金雄厚的新公司進入了這項技術，但它的增長迄今未能達到預期。這可能歸因于與處理生坯零件相關的工藝問題，更重要的是，客戶在有效燒結零件方面遇到的困難。這種二次過程是激光 PBF 避免的。
AM 包含一組動態且不斷增長的技術和材料。每年都有越來越多的供應商推出令人興奮的新開發產品，從而在增材制造具有優勢的領域開辟新的應用。AM 并不總是有意義的，并且只占制造領域的一小部分。但是，當它確實有意義時，它可以為越來越多的用例提供獨特的解決方案以增加價值。該細分市場的活力有望在未來幾年實現增長。
