如果說雕刻是減法的藝術，那麼目前流行的3D列印便是加法的藝術了，它透過逐層堆疊的方式來「印」出立體物品，讓原本只是想像在我們腦海中或螢幕上的平面設計圖能夠迅速的具體呈現在我們面前，因此有人認為3D列印技術將帶來一個「自造者時代」，也就是自己的產品自己製造的時代，甚至於把3D列印比喻為第三次的工業革命。
其實不止市面上常見的堆疊列印方式，其它還有很多有趣且饒富創意的方法已經應用在3D列印中，本文的部份內容來自碁峯所出版的「3D列印大未來」一書，以及我在網路上找到相關的文章，另外我還補充一些自己的想法和觀點，希望對於不熟悉3D列印但又想瞭解的同仁能有幫助。
３Ｄ列印方式：
我們可以想像一個實體物品是由無數的薄片所堆積而成的，每個橫切的薄片擁有不同的形狀和邊界，如果我們用將這些切割好的薄片再依照原先順序層層堆放回去，那麼就會形成原來的物體，就好像一片片的洋芋片可以還原成本來的馬鈴薯一樣，3D列印便是透過這個方法先利用材料層層的製作並堆疊成實體，目前我們已經發展出很多的方法和技術來實現這種3D的列印方式，使用的材料也相當多元，可以是紙張、塑料、金屬粉末、陶瓷等等。
下面我們來分別看看這些3D列印技術是如何實現的：
Ａ）擠壓沉積法
顧名思義，擠壓沉積法就是將列印材料以液態或半液態形式從噴嘴擠出來，推積在所需要的位置上來完成製造程續。（左圖為擠壓沉積法示意圖，右圖為其耗材）
熱熔沉積成型（Fused Deposition Modeling, FDM）
這項技術由Scott Crump所發明，後來他成立了Stratasys公司，目前已成為全球最大的3D印表機製造商；熱熔沉積成型技術的作法是透過機器將細條狀的熱熔性材料加熱予以融化，再經由噴頭擠噴出來，這些熱熔材料沉積在板子上或是前一層已固化的材料上，當溫度低於固化溫度後便開始固化，經過一層層堆積之後形成最終成品。
熔絲製造（Fused Filament Fabrication, FFF）
由於熱熔沉積成型及其縮寫FDM已經被Scott Crump註冊為商標，因此後來RepRap採用了類似的技術但是稱其為「熔絲製造（FFF）」，此方法與FDM幾乎相同，但最大的不同是FFF使用的材料形狀是絲狀而非FDM的條狀，以避免商標與專利的衝突，RepRap後來將此技術開源免費釋放給外界使用。
熱熔沉積成型是目前3D列印的主要技術，因為它的原理簡單技術可靠，因此自從2009年Scott Crump的這項FDM專利到期之後，再加上RepRap團體努力將FFF技術開源，因此很多低價位的3D印表機便出現了，所以我們現在在市面上可以看到很多價廉物美的3D印表機，它們幾乎都是採用FDM或FFF的技術。
不過我們也很容易看出FDM/FFF的缺點，首先就是它所能使用的材料有限，侷限於熱塑性塑膠或可熔化的食材（如巧克力）等，另外就是它不能直接列印空心的架構，必須先在空心處予以支撐才能列印（因為材料必須層層堆疊，所以下方必須有支撐物才能持續列印）。
Ｂ）顆粒燒結法
顆粒燒結法的發展其實比熱熔沉積法更早出現，它是最早應用在快速原型製造的技術。這種技術的作法是首先在平台上鋪上薄薄的粉，利用印表機噴頭噴出膠水，將所需的部分黏著在一起；接著再往上鋪 1 層粉，再度噴出膠水將粉末黏著。最終膠水四周未被噴到的粉末被吸走回收再利用，被膠水黏住的部分就會是立體物件。
由於顆粒燒結的成形過程可以依靠部份已熔合的物體周圍之未熔合的粉末來產生支撐強度，因此對於物件的突出或空心部分不需支撐，所以這種方式可直接列印出空心的物品。
根據採用的方法不同，顆粒燒結法還可細分為如下四種技術：
粉末層噴頭3D列印（Powder bed and inkjet head 3d Printing, 3DP）
以粉末狀的材料，例如石膏、黏土、沙子甚至於水泥等等，利用噴頭噴出黏合劑在這些粉末上，將其一層層黏合成型，所以透過這種技術可以完成雕塑作品，甚至於一棟房子的列印；而且我們還可以將顏色加到膠水之中，讓凝結的白色粉末呈現膠水的顏色，所以利用四組CMYK彩色膠水的噴頭就可以利用3DP技術製作出全彩的物件。下圖是一個3DP製造的示意圖，我們可以看到它是如何印出一個物體。
選擇性雷射燒結（Selective Laser Sintering, SLS）
將膠水換成雷射，粉末耗材也加入黏合劑，那麼利用雷射光照射讓粉末內部的黏合劑加熱到一定溫度之後將它們黏著在一起，這種方法稱為選擇性雷射燒結，使用的材料從塑料到金屬粉末皆可；請參考下圖，我們看到雷射光照射之處便會黏結成固體，最終形成我們需要的成品。
直接金屬雷射燒結（Direct Metal Laser Sintering, DMLS）
如果我們將將SLS的雷射功率再加高，並且將金屬粉末的堆疊與雷射的灼燒連動起來，僅在需要的地方佈置材料粉末，這便是直接金屬雷射燒結技術。由於這種雷射高溫幾乎可熔化任何的金屬或合金，所以DMLS技術經常應用在某些難以加工的金屬部位，例如必須一次加工成型的鈦合金。目前DMLS已逐漸成為3D列印中金屬類材質的列印主流。
電子束熔化成型（Electron Beam Melting, EBM）
如果我們再將SLM 的雷射換成電子束，以波長更短的電子束來代替雷射等可見光，這會使得製造過程更為精準，厚度精度可控制到0.05mm；但由於此技術必需預熱金屬粉末並且需在真空下進行製作，因此比較適合以一些容易氧化的金屬（鈦）做為材料。
Ｃ）分層製造法（Laminated Object Manufacturing, LOM）
此方法稱為Laminated Object Manufacturing（LOM），電腦王網站對於此技術的解釋很棒（http://www.techbang.com/posts/18161-3d-printer-technology-talk），摘錄如下：LOM的印製過程相當類似點陣式印表機的列印方式，點陣式印表機利用撞針打到色帶上，色帶再打到紙上將墨轉印；而 LOM 則是將色帶換成塑料薄膜、撞針替換成雷射或刀具，利用雷射或刀具將塑料薄膜切成所需形狀，再一層層使用膠水黏貼，堆出立體物件（請參考下方的LOM示意圖）；因此理論上說來，任何材料都可使用在LOM系統內，包含了紙、塑膠、金屬、複合材料和陶瓷等，而目前LOM應用最多的是紙類的材料。
由於LOM製程僅需黏合、切割等物理動作，並不需要像其它技術進行相關的化學反應（如燒融、燒結、固化）等過程，且僅需繪製切割邊界而不需掃描物體每個截面，因此列印速度相對來說較快。
Ｄ）光感蝕刻法
積體電路的基本製造方法是：先在需要製作電路的覆銅板上塗一層光敏樹脂，然後將要印刷的電路圖案透過光，像拍照一樣翻印在樹脂表面，洗去未固化的樹脂，最後用酸液腐蝕掉裸露的銅板部份，而光感蝕刻法的靈感便是來自於此製造方法。
下面是兩種光感蝕刻法最具代表性的技術，這兩種方法相較於其它的3D成型技術的發展時間較晚，但是由於列印速度與成品精細度比起FDM/FFF更好，且隨著相關的專利逐漸到期而降低了製造成本，因此被認為相當具有競爭力。
ａ）立體光固化成型（Stereolithography Apparatus, SLA）
此技術由美國人Chuck Hull所開發，請參考下圖的成型方式，可以看出SLA是利用雷射光打在液體的感光樹脂表面上，形成一個非常薄的硬化光聚合物層，然後將作業平台慢慢降低，繼續打印出另一片硬化光聚合物層，直到列印完成後，瀝乾多餘的液體成品就出現了；由於雷射光點比起噴頭的尺寸小，因此SLA最小的建構層厚度可達到0.06毫米。
2014年Chuck Hull所成站的3D SYSTEM在SLA相關專利技術陸續到期，因此全球3D列印製造商紛紛搶攻SLA這項3D列印技術的市場，所以今年開始市面上已經開始出現一些低價的SLA 3D印表機了，例如已經完成集資的Titan 1： http://www.bnext.com.tw/article/view/id/32394、還有Pegaus：http://www.hwdio.com/pegasus-home-3d-printer/等等。
ｂ）數位光處理（Digital Light Processing, DLP）
DLP技術原理與SLA相近，但並非如同SLA般用雷射光從橫切面進行固化列印，而是使用一台高分辨率的投影機來逐層建構物體，DLP所使用的列印材料稱為「光源固化液態光聚合物」，統稱為「材料噴射」或「POLYJET」。
由於DLP是透過類似幻燈片般的一次性投影方式來進行每一層的固化，因此速度比起SLA快很多，而且可以精細的控制逐層下降的精度，所以可以製作出精細度相當高的成品，精度可達到16-30um。
Ｅ）各項３Ｄ列印技術的整理比較
上文中提到相當多種的3D列印成型方法，例如我們最常見也最直覺的堆疊方式，它是透過一層層的堆積來產生出成品，也有使用金屬粉末的方式，將粉末一層層的利用高熱或黏膠將之固化，最終固化的部份就是成品，也有的利用特殊的樹脂，透過特殊光源將需要的部份一層層照射使之硬化，最終去除溶液後的固體便是成品，此外還有利用各種薄片型的材料，切割出所需的外形部份後一層層黏合後成品就出現了；總之，3D列印成型的方式如此的多，透過瞭解它們的成型方法，我們發現這些方法都相當的有趣且充滿著創意！
下面總結一下這些成型方法的比較：
技術
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使用耗材
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優點
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缺點
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熱熔沉積成型
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FDM
FFF
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熱塑性塑料（聚乳酸PLA、ABS樹脂）、可食用材料
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顆粒燒結法
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3DP
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石膏、黏土、沙子、水泥
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SLS
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熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末、尼龍、不鏽鋼、低碳鋼、鈦、彈性材質
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DMLS
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任何合金粉末
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EBM
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鈦合金
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分層製造法
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LOM
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紙、金屬膜、塑料薄膜
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1. 可做出實心物體。
2. 列印速度比較快
3. 列印過程無化學過程，不會產生異味或氣體。
4. 材料選擇多，任何薄片材料皆可。
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光感蝕刻法
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SLA
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光硬化樹脂
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DLP
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液態樹脂
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３Ｄ列印的應用：
雖然目前3D印表機的價格已經不再那麼高不可攀，甚至已經低到人人都可買得起的地步，但是它在消費端與產業界的普及程度仍然不高，更不用說引發第三次工業革命了，因此種種對於3D列印的吹捧與過度樂觀的現象，反而應讓我們冷靜的思考它的定位與未來：直到目前為止，或許3D列印已經有部份的商品應用（例如特殊化或個人化的商品應用），但是在產業界大部份的用途仍然僅侷限作為一種產品商品化之前「快速原型製造」的工具，而在消費者端，就算目前的3D印表機價格已經低到可以接受的地步，大部份家庭都不認為有購買的需要。
主要是3D列印有著下列的侷限性，限制著它的應用與發展：
Ａ）主要用途「原型製作」可被虛擬實境取代
目前發展中的「虛擬實境（Virtual Reality, VR）技術」，其實它可視為取代3D列印主要用途「原型製作」的一種工具，因為如果VR技術可以將數位的3D檔案擬真讓使用者看到並感受到，那麼我們有需要再浪費時間與金錢將這個數位檔案再製作成實品嗎？就好像我們現在已經不再沖洗相片或者減少了購買紙本書的次數，因為透過螢幕便能將數位檔案展示出來，同樣的，在軟體工程師的努力之下，VR技術正日新月異，在可見的未來我們可能透過擬真方式便可以看到並感受到實體，使得3D列印的「原型製作」功能顯得不再那麼重要。
Ｂ）3D列印難以走入家用市場
3D列印的材質、色彩、尺寸大小、需後續表面處理及二次加工等等都是它的致命傷，主要是它與消費者腦海中的3D列印其實還是有一大段的距離，除非它真的能像影印機一樣，能夠直接列印出一個與實物一模一樣的複製品出來，否則除了少數對於DIY有需求的家庭（其實３D列印也只能滿足部份少量的特殊DIY需求，因為有更多的大量製造且低價的DIY可選擇）否則，對於一般家庭來說3D印表機真的一點用處也沒有。
此外，由於一般人並沒有CAD能力可以操作軟體來製作所需要的3D模型檔,因此有愈來愈多的網站開始提供下載各式不同的3D模型檔，例如Thingiverse及Shapeways等網站， 只要下載餵給電腦或印表機便能印出實物，但是愈多人下載這個3D模型檔就表示有很多人會需要這樣的物品，那麼就會有廠商基於利益因素而開模大量製造並販售，那麼，到時候你還會選擇自己買台印表機和耗材自己花時間列印嗎？而且列印品質不見得更好、花的時間和成本也更高。
Ｃ）3D列印無法滿足工廠大量生產的需求
21世紀是一個快速消費的時代，工廠需要源源不斷的產製商品，提供給消費者使用後再以最快的速度丟到垃圾箱裏，如此經由這樣的快速製造與消費循環模式促進了經濟的繁榮，因此如何能夠快速的產出夠多的商品來滿足消費者需求是商業上致勝的因素（我們可以看到Apple的iPhone 6大量生產鋪貨以迅速滿足果粉的情況）。
而3D列印的生產方式則註定了它應用的侷限性；傳統的生產方式是需要不同的零件組合、複雜的原材料分配、精細的分工合作，以流水線的方式從上游開始直到最終下游完成產品的製造；但是3D列印的製造方式是由下而上（或由上而下）的層層製造方式，首先，它無法一次印列出多種的原材料或鋪放不同的零件，另外每層之間還需要靠顆粒間的黏合強度，這使得3D列印會有製作時間長、製程複雜化以及成品品質不穩定的困擾，更不用說3D列印還有空間需求量大的問題，甚至於用在於零件的量產也不可行，因為目前零件生產已經達到相當專業的程度，隨便一個零件也要有幾十甚至於上百道的工藝處理，生產的複雜性不下於成品。
因此目前在產業界，3D列印並無法應用在大量製造的成品上，但若作為某個特殊且單純材質的成品製作是有其市場的，例如在GE在美國俄亥俄州辛辛那提的飛機發動機製造工廠，其最新式的燃料噴嘴便是用3D列印來製造，此外，以目前來說，3D列印應用在一些特殊的領域更被看好，例如生物列印方面（將生物細胞堆疊成器官的技術）以及食品方面的製作方面，但若要將它用在工廠，那麼鴻海董事長郭台銘曾經說過的「3D列印只是噱頭，如果真的造成第3次工業革命，那他的郭字倒過來寫。」我認為還挺有道理的。
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