近20年來，3D打印技術取得了快速的發展，所用的材料種類越來越多，成形結構越來越復雜，零件的精度越來越高，使3D打印技術應用范圍不斷擴大。根據美國技術咨詢服務協會wohler的報告，全球3D打印市場持續增長，2012年3D打印設備與服務全球直接產值是22.04億美元。如此巨大的市場讓世界各國都十分重視3D打印技術，而金屬材料3D打印是3D打印技術最前沿的部分之一，在航空航天、醫療等領域應用迅速擴大，未來具有很大的發展潛力。
1、國外金屬材料3D打印技術研究現狀
在20世紀90年代，激光熔融沉積成形技術(LD—MD)首先在美國發展起來。約翰霍普金斯大學、賓州大學和MTS公司通過對鈦合金3D打印技術的研究，開發出一項以大功率CO2激光熔覆沉積成形技術為基礎的“鈦合金的柔性制造”技術，并于1997年成立了AeroMet公司。該公司在2002～2005年之間就通過3D打印技術制備了接頭、內龍骨腹板、外掛架翼肋、推力拉梁、翼根吊環、帶筋壁板等飛機零部件；美國Sandia國家實驗室采用該技術開展了不銹鋼、鈦合金、高溫合金等多種金屬材料的3D打印研究，并成功實現了某衛星TC4鈦合金零件毛坯的成形。成形過程所用時間相比傳統方法明顯縮短。2014年5月，美海軍在巴丹號航母上硬著艦了一架前起落架損壞的鷂式戰機，三個月后，“美艦艇備戰中心”稱艦上人員已經通過3D打印技術修復了該飛機。
同樣是在20世紀90年代，德國Fraunhofer研究所提出了利用激光選區熔化(SLM)打印金屬材料的方法，并在2002年研究成功。隨后多家公司推出了SLM設備，如MCP公司開發的MCPRealizer系統、EOS公司開發的EOSINT M系列，RENISHAW公司開發的AM250系統等。此外，國外多家高校及研究所如德國亞琛工業大學、英國利茲大學、利物浦大學、比利時魯文大學、日本大阪大學以及英國焊接研究所、德國Fraunhofer激光技術研究所等得到了歐盟第六七框架計劃、德國研究基金等機構及波音、洛克希德-馬丁、EADS等大型航空航天企業的資助，對SLM材料特性、缺陷控制、應力控制等基礎問題開展了大量研究工作。在SLM技術的應用方面，2012年GE通用電氣航空集團收購了名叫Morris的3D打印企業，采用激光選區熔化3D打印技術為LEAP噴氣式發動機制造燃油噴嘴，目前GE航空集團已經接受了超過4000臺LEAP噴氣式發動機的訂單，其中要通過3D打印制造的零件數量巨大。另一方面，SLM技術在醫療領域也得到了應用，例如通過SLM技術成形Co-Cr合金的可摘除式局部義齒，不銹鋼材料的基底冠、全冠和固定橋。
20世紀90年代，瑞典的Chalmers工業大學與Arcam公司合作開發出了另一種金屬材料3D打印技術一電子束選區熔化成形(EBM)技術，Aream公司隨后在2003年推出了首臺商用的EBM設備，并相繼推出了一系列的EBM產品，客戶包括國外許多工廠、高校及研究機構。EBM工藝目前主要在航空航天及生物醫療方面有所應用，目前通過EBM打印的顱骨、股骨柄、髖臼杯等骨科植入物已經得到了臨床應用，EBM技術在此方向的研究應用已經較為成熟；近年來，EBM技術在航空航天領域的發展十分迅速，多家航空公司都開展了利用EBM技術制造航空發動機復雜零件的研究，其中意大利AVIO公司利用該技術成功的制備出了TiAl基合金發動機葉片，引起了航空制造界廣泛關注。
2、國外政府對3D打印的支持情況
由于3D打印技術諸多優點及其廣闊的市場前景，世界上多個國家都加大了對3D打印技術的投入。2012年8月美國撥款3000萬美元在俄亥俄州成立了國家增材制造創新研究所(National Additive Manufacturing Innovation Institute，NAMII)，在2013年3月，該中心從其成員項目申報中遴選了首批7項研究資助項目，總金額950萬美元。在2014年1月，該中心又從其成員項目中選擇了15項進行資助，總經費為1930萬美元。這些項目包括了3D打印材料、工藝、裝備與集成、質量控制等方面，反映出美國在3D打印領域開展了廣泛的研究，產業布局較為完整；2013年6月，英國政府宣布將向18個創新型3D打印項目投入1470萬英鎊進行資助，項目期限是1～3年；在2013年10月，日本經濟產業省設立了新物造研究工作組(Study Group on New Monodzukuri)，目的在于改變日本在3D打印技術方面落后于歐洲和美國的態勢，以增強日本的全球競爭力。日本政府在2014年預算案中劃撥款40億日元用來實施以3D成形技術為核心的制造革命計劃，包括金屬材料3D打印設備的研發、精密3D打印系統技術的開發、3D打印零件的評價研究等。各國大力投入，促進了3D打印技術快速發展。
3、國內金屬材料3D打印技術發展情況
國內開展3D打印技術研究的時間基本與世界同步，目前開展3D打印技術研究的單位也很多，幾個領先的單位和高校的工作各有特色，在某些研究領域處于國際領先地位。20世紀90年代，西北工業大學、北京航空航天大學等高校就開始了有關激光快速成形技術的研究。
西北工業大學建立了激光快速成形系統，針對多種金屬材料開展了工藝實驗，近年來西工大團隊采用3D打印技術打印了最大尺寸3m、重達196kg的飛機鈦合金左上緣條；北京航空航天大學同樣在大尺寸鈦合金零件的3D打印方面開展了深入的研究，在“十一五”期間，采用激光熔融沉積方法制備出了大型鈦合金主承力結構件；華中科技大學在激光選區熔化和激光選區燒結方面開展了很多工作，對金屬材料及高分子材料的3D打印進行了研究，并且開發了擁有自主知識產權的SLM設備-HRPM系列粉末熔化成形設備；西安交通大學在生物醫學用內置物的3D打印以及金屬材料的激光熔融沉積成形方面開展了工作，完成了多例骨科3D打印個性化修復的臨床案例，通過激光熔融沉積制備了發動機葉片原型，最薄處可達0.8mm，并具有定向晶組織結構。清華大學在國內也較早地開展了3D打印技術研究，研究領域主要是在電子束選區熔化(EBM)技術方面，并且研發了相關的3D打印設備。
國內除了高校之外，許多研究所也在開展3D打印技術研究。西北有色金屬研究總院在電子束選區熔化工藝及設備研發方面進行了研究，并開展了鈦合金、TiAl合金的電子束熔化成形工藝研究；中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所開展了電子束熔絲沉積成形的研究工作，并具備此類設備的研發能力，采用這種方法已經成形出2100mm×450mm×300mm鈦合金主承力結構件；中國航空工業集團公司北京航空材料研究院近年來開展了激光熔融沉積成形的系統研究，發揮了航材院材料、工藝、檢測、失效分析等專業優勢，成立了由多專業聯合參與的“3D打印研究與工程技術中心”，旨在推動3D打印技術在航空、航天、生物醫學等領域的快速應用，特別在金屬基復合材料、梯度材料、超高溫結構材料、航空關鍵件修復等方面開展了深入研究，部分成果已經獲得應用。
為了推動3D打印技術的快速發展和產業化，國家工信部2015年2月聯合發改委及財政部發布了《國家增材制造產業發展推進計劃(2015～2016年)》，明確了中國3D打印技術發展的目標和方向，同時也指出中國增材制造產業化仍處于起步階段，與先進國家相比存在較大差距，尚未形成完整的產業體系，離實現大規模產業化、工程化應用還有一定距離。關鍵核心技術有待突破，裝備及核心器件、成形材料、工藝及軟件等產業基礎薄弱，政策與標準體系有待建立，缺乏有效的協調推進機制。
3D打印也需要一個漫長技術積累和驗證過程，只有通過長期、大量的應用研究，發現和解決方法本身固有的問題，才能使3D打印技術的應用不斷向廣度和深度發展。
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