3Dプリント

3Dプリンティングまたは積層造形は、CADモデルまたはデジタル3Dモデルから3次元オブジェクトを構築することです。^{[1] [2] [3]これは、}コンピュータ制御下で材料を堆積、結合、または固化するさまざまなプロセスで実行でき、^[4]材料が一緒に追加され（プラスチック、液体、または粉末粒子が融合されるなど）、通常は層ごとに追加されます。

1980年代には、3Dプリント技術は機能的または美的プロトタイプの製造にのみ適していると考えられており、当時はラピッドプロトタイピングというより適切な用語が使われていました。^[5] 2019年現在^{[アップデート]}、3Dプリントの精度、再現性、材料の範囲は向上し、一部の3Dプリントプロセスは工業生産技術として実行可能と見なされています。この文脈では、積層造形という用語は3Dプリントと同義語として使用できます。^[6] 3Dプリントの主な利点の1つ^[7]は、手作業では構築が不可能な非常に複雑な形状や幾何学形状を製造できることです。これには、重量を減らしながら材料の無駄を減らすために中空の部品や内部トラス構造を持つ部品が含まれます。熱溶解積層法（FDM）は、熱可塑性材料の連続フィラメントを使用し、2020年現在最も一般的な3Dプリントプロセスです^{[アップデート]}。^[8]

積層造形（AM）という包括的な用語は 、材料を（さまざまな方法で）追加するというテーマに触発されて、2000年代に人気を博しました^[9]。対照的に、減算造形という用語は、材料除去を共通プロセスとする大規模な機械加工プロセスのレトロニムとして登場しました。3Dプリンティングという用語は、ほとんどの人にとってまだポリマー技術のみを指しており、AMという用語は、ポリマー、インクジェット、またはステレオリソグラフィーの愛好家の間よりも、金属加工や最終用途部品の製造のコンテキストで使用される可能性が高かったです。

2010 年代初頭までに、 3D プリンティングと積層造形という用語は、積層技術の代替的な包括的用語としての意味に進化しました。1 つは消費者メーカー コミュニティやメディアによって一般的な言葉として使用され、もう 1 つは工業用最終用途部品メーカー、機械メーカー、および世界的な技術標準化団体によってより正式に使用されました。最近まで、3Dプリンティングという用語は、低価格または低機能の機械に関連付けられていました。^[10] 3D プリンティングと積層造形は、これらの技術が自動制御下で 3D 作業領域全体に材料を追加または結合するというテーマを共有していることを反映しています。Additive Manufacturing誌の編集長である Peter Zelinski は、2017 年に、これらの用語は日常的な使用では依然として同義語であることが多いと指摘しましたが、^[11]一部の製造業界の専門家は、積層造形は3D プリンティングと他の技術または製造プロセスの他の側面で構成されるという区別をしようとしています。^[11]

同義語または上位語として使用されてきた他の用語には、デスクトップ製造、ラピッド製造（ラピッドプロトタイピングの論理的な製造レベルの後継として）、オンデマンド製造（2D の意味での印刷のオンデマンド印刷を反映）などがあります。形容詞のラピッドとオンデマンドを名詞の製造に適用することが 2000 年代に目新しいものであったという事実は、ほとんどすべての製造生産で面倒なツール開発に長いリードタイムがかかっていた以前の産業時代に長く支配的だったメンタルモデルを明らかにしています。今日、サブトラクティブという用語は機械加工という用語に取って代わることはなく、代わりに、あらゆる除去方法をカバーする用語が必要な場合にそれを補完しています。アジャイルツーリングとは、モジュール式の手段を使用して、アディティブマニュファクチャリングまたは 3D 印刷方法で製造されたツールを設計し、迅速なプロトタイピングとツールおよび固定具のニーズへの対応を可能にすることです。アジャイルツールは、コスト効率が高く高品質な方法を使用して顧客と市場のニーズに迅速に対応し、ハイドロフォーミング、スタンピング、射出成形などの製造プロセス で使用できます。

3D 印刷の一般的な概念と手順は、 1945 年の短編小説「Things Pass By」でマレー・レンスターによって初めて説明されました。「しかし、このコンストラクターは効率的で柔軟性があります。私は、現在では家や船の材料となっている磁気プラスチックをこの可動アームに送り込みます。このアームは、光電セルでスキャンした図面に従って空中に絵を描きます。しかし、プラスチックは描画アームの端から出てきて、描画に従って硬化します。」^[12]

これは、1950 年 11 月号のAstounding Science Fiction誌に掲載された、レイモンド F. ジョーンズの「Tools of the Trade」というストーリーでも説明されています。彼はそのストーリーの中で、これを「分子スプレー」と呼んでいます。

1971年、ヨハネス・F・ゴットワルドは液体金属レコーダー（米国特許3596285A）の特許を取得しました。 ^[13]これは、再利用可能な表面に取り外し可能な金属加工物を形成し、すぐに使用したり、再溶解して再度印刷したりするための連続インクジェット金属材料装置です。これは、迅速なプロトタイピングと制御されたオンデマンドのパターン製造を備えた3Dプリンティングを説明した最初の特許と思われます。

特許には次のように記載されています。

ここで使用される「印刷」という用語は、限定された意味ではなく、インクによる書き込みまたはその他の記号、文字またはパターンの形成を含む。ここで使用される「インク」という用語は、染料または顔料を含む材料だけでなく、マーキングによって知能の記号、文字またはパターンを形成するために表面に塗布するのに適した流動性物質または組成物も含むものとする。好ましいインクはホットメルト型である。本発明の要件を満たす市販のインク組成物の範囲は、現時点では不明である。しかし、導電性金属合金をインクとして使用することで、本発明による満足のいく印刷が達成された。

しかし、このような大型で連続的なディスプレイに必要な材料は、これまで知られていた速度で消費され、サイズの増加に比例して増加する場合、高コストにより、前述の目的を満たすプロセスまたは装置の広範な享受が著しく制限されることになります。

したがって、本発明のさらなる目的は、指定されたクラスのプロセスにおける材料の使用を最小限に抑えることである。

本発明のさらなる目的は、このようなプロセスで使用される材料を再利用のために回収することである。

本発明の別の態様によれば、書き込み等のための組み合わせは、インテリジェンスパターンを表示するためのキャリアと、キャリアからパターンを除去するための装置とを備える。

1974年、デイビッド・E・H・ジョーンズは、ニューサイエンティスト誌の定期コラム「アリアドネ」で3Dプリントの概念を提示した。^{[14] [15]}

初期の積層造形装置と材料は1980年代に開発されました。^[16]

1980年4月、名古屋市工業研究所の児玉秀夫は、光硬化性熱硬化性ポリマーを用いて3次元プラスチックモデルを製造するための2つの付加的方法を発明した。この方法では、紫外線照射領域はマスクパターンまたは走査型ファイバー送信機によって制御される。^[17] 彼はこのXYZプロッターの特許を出願し、1981年11月10日に公開された。(JP S56-144478) ^[18] 彼の研究成果は、1981年4月と11月にジャーナル論文として発表された。 ^{[19] [20]} しかし、彼の一連の発表に対する反応はなかった。彼の装置は研究室で高く評価されず、上司も興味を示さなかった。彼の研究予算は年間わずか6万円、つまり545ドルだった。XYZプロッターの特許権の取得は断念され、プロジェクトは終了した。

1982 年 4 月 6 日に Raytheon Technologies Corp に付与された米国特許 4323756 号「連続堆積による物品の製造方法」では、数百または数千の「層」の金属粉末とレーザー エネルギー源の使用について説明されており、「層」の形成と基板上への物品の製造に関する初期の言及を示しています。

1984年7月2日、アメリカの起業家ビル・マスターズは、コンピュータ自動化製造プロセスとシステムの特許を申請しました（US 4665492）。^{[21]この申請は、} USPTOに史上初の3Dプリンティング特許として記録されています。これは、マスターズが所有する3つの特許のうちの最初のもので、今日使用されている3Dプリンティングシステムの基礎を築きました。^{[22] [23]}

1984年7月16日、アラン・ル・メホーテ、オリヴィエ・ド・ウィット、ジャン・クロード・アンドレはステレオリソグラフィー法の特許を申請した。^[24]フランス人発明者の申請は、フランス・ゼネラル・エレクトリック社（現アルカテル・アルストム）とCILAS（レーザーコンソーシアム）によって放棄された。^[25]主張された理由は「ビジネス的視点の欠如」であった。^[26]

1983年、ロバート・ハワードはRHリサーチ社（のちの1984年2月にはHowtek社と改名）を設立し、熱可塑性（ホットメルト）プラスチックインクを使用したカラーインクジェット2Dプリンター、Pixelmasterを開発し、1986年に商品化した。 ^{[27] Exxon Office Systems、Danbury Systems Division、インクジェットプリンターの新興企業、そして3D印刷業界で有名になったHowtek社グループのメンバー6名[27]}からチームが編成された。Howtekのメンバーの1人であるリチャード・ヘリンスキー（特許US5136515A、粒子堆積による3次元物品の構築方法および手段、1989年11月7日申請、1992年8月4日認可）は、ニューハンプシャー州にCAD-Cast社を設立し、1991年8月22日に社名をVisual Impact Corporation（VIC）に変更した。この会社の VIC 3D プリンターのプロトタイプは、シングル ノズル インクジェットで印刷された 3D モデルを示すビデオ プレゼンテーションとともに入手できます。別の従業員である Herbert Menhennett は、1991 年にニューハンプシャー州で HM Research という会社を設立し、Howtek, Inc のインクジェット技術と熱可塑性材料を、SDI の Royden Sanders と、彼が長年勤務した Ballistic Particle Manufacturing (BPM) の Bill Masters に紹介しました。BPM 3D プリンターと SPI 3D プリンターは両方とも、Howtek, Inc スタイルのインクジェットと Howtek, Inc スタイルの材料を使用しています。Royden Sanders は、1993 年に Sanders prototype, Inc (SPI) で Modelmaker 6 Pro を製造する前に、Helinksi の特許のライセンスを取得しました。Howtek, Inc に雇われインクジェットの開発を支援した James K. McMahon は、後に Sanders Prototype で働き、現在は Howtek シングル ノズル インクジェットと SDI プリンターのサポートを専門とする 3D サービス プロバイダーである Layer Grown Model Technology を運営しています。ジェームズ・K・マクマホンはエクソン社で、1972年にドロップオンデマンドインクジェットを発明したスティーブン・ゾルタンと働き、1978年に特許を取得しました。この特許は、シングルノズル設計のインクジェット（アルファジェット）の理解を深め、ハウテック社のホットメルトインクジェットの完成に貢献しました。このハウテック社のホットメルト熱可塑性樹脂技術は、特に3Dプリントジュエリー業界で、金属インベストメント鋳造で人気があります。^[28]サンダース（SDI）の最初のModelmaker 6Proの顧客は、ニューハンプシャー州ミルフォードにあるヒッチナー・コーポレーションのメタルキャスティングテクノロジー社で、1993年後半から1995年にかけて、ゴルフクラブや自動車エンジン部品の鋳造を行っていました。

1984年8月8日、UVP社に譲渡され、後に3D Systems CorporationのChuck Hull氏に譲渡された特許US4575330が申請されました^[29]。これは彼自身のステレオリソグラフィー製造システムに関する特許で、個々の薄層または層は、入射放射線、粒子衝撃、化学反応、または紫外線レーザーでフォトポリマーを硬化させることによって追加されます。Hull氏は、このプロセスを「形成するオブジェクトの断面パターンを作成することによって3次元オブジェクトを生成するシステム」と定義しました。^{[30] [31]} Hull氏の貢献は、STL（ステレオリソグラフィー）ファイル形式と、今日の多くのプロセスで一般的なデジタルスライスおよびインフィル戦略でした。1986年、Charles "Chuck" Hull氏はこのシステムの特許を取得し、彼の会社である3D Systems Corporationが設立され、1987年または1988年に最初の商用3DプリンターであるSLA-1 ^[32]をリリースしました。

これまでのほとんどの3Dプリンター、特に趣味や消費者向けのモデルで使用されている技術は、熱溶解積層法（ FDM）と呼ばれるプラスチック押出成形の特殊な応用技術であり、1988年にスコット・クランプ氏によって開発され、彼の会社ストラタシスによって商品化され、1992年に最初のFDMマシンが販売されました。^[28]

1980年代に3Dプリンターを所有するには30万ドル以上（2016年の価値で65万ドル）の費用がかかった。^[33]

金属の焼結または溶融のための AM プロセス (選択的レーザー焼結、直接金属レーザー焼結、選択的レーザー溶融など) は、1980 年代から 1990 年代にかけては通常、それぞれ独自の名前で呼ばれていました。当時、すべての金属加工は現在では非付加的と呼ばれるプロセス (鋳造、製造、スタンピング、機械加工) によって行われていました。これらのテクノロジには多くの自動化(ロボット溶接やCNCなど) が適用されていましたが、ツールまたはヘッドが 3D 作業領域内を移動し、ツールパスを使用して原材料の塊を目的の形状に変換するというアイデアは、金属加工においては、 CNCフライス加工、CNC EDMなど、金属を追加するのではなく除去するプロセスにのみ関連付けられていました。しかし、後に付加製造と呼ばれることになる、金属を追加する自動化技術が、その前提に疑問を投げかけ始めていました。 1990年代半ばまでに、スタンフォード大学とカーネギーメロン大学で、マイクロキャスティング^[34]やスプレー材料^[35]などの新しい材料堆積技術が開発されました。犠牲材料や支持材料も一般的になり、新しい物体の形状が可能になりました。^[36]

3Dプリンティングという用語は、もともと標準およびカスタムのインクジェットプリントヘッドを採用した粉末床プロセスを指し、1993年にMITのエマニュエル・サックスによって開発され、ソリゲン・テクノロジーズ、エクストゥルーデ・ホーン・コーポレーション、 Zコーポレーションによって商品化されました。^[要出典]

1993年には、当初はサンダース・プロトタイプ社、後にソリッドスケープ社と名付けられたインクジェット3Dプリンター会社が設立され、溶解性サポート構造（「ドット・オン・ドット」技術に分類される）を備えた高精度ポリマージェット製造システムを導入した。^[28]

1995 年にフラウンホーファー協会は選択的レーザー溶融プロセスを開発しました。

2000年代初頭、3Dプリンターは主に製造業と研究業界でのみ使用されていました。これは、この技術がまだ比較的新しいものであり、ほとんどの消費者が手にするには高価すぎたためです。2000年代には、この技術の大規模な使用が産業界で見られるようになり、特に建築業界と医療業界が目立ちましたが、一般的な工業製品の製造や大規模な試作ではなく、低精度のモデリングとテストに使用されていました。^[37]

2005年に、ユーザーは約70%の部品を自分で印刷できる3Dプリンターの設計図を設計し配布し始めました。このプリンターの元々の設計図は、 2004年にバース大学のエイドリアン・ボウヤーによって設計され、プロジェクト名はRepRap（Replicating Rapid-prototyper）でした。^[38]

同様に、2006年にエヴァン・マローン氏とホッド・リプソン氏によってFab@Homeプロジェクトが開始されました。これは、ユーザーが独自に開発してフィードバックを投稿できる低コストでオープンソースの製造システムを設計することを目的としたプロジェクトであり、非常に協力的なプロジェクトとなっています。^[39]

当時、一般に公開されていた3Dプリント用ソフトウェアの多くはオープンソースであったため、多くの個人ユーザーによって急速に配布され、改良が進められました。2009年に熱溶解積層法（FDM）印刷プロセスの特許が失効しました。これにより、新しいスタートアップ企業の波が生まれました。その多くは、これらのオープンソースイニシアチブの主要な貢献者によって設立され、その多くは、一般の人々にとってよりアクセスしやすい商用FDM 3Dプリンターの開発を開始することを目標としていました。^[40]

さまざまな積層プロセスが成熟するにつれ、金属除去が、3D作業領域内を移動するツールまたはヘッドを介して行われる唯一の金属加工プロセスではなくなり、原材料の塊を層ごとに目的の形状に変換することが明らかになりました。2010年代は、エンジンブラケット^[41]や大型ナット^{[42]などの金属製最終用途部品が、}棒材またはプレートから機械加工されるのではなく、ジョブ生産で（機械加工の前または代わりに）成長する最初の10年でした。金属加工では、鋳造、製造、スタンピング、機械加工が積層製造よりも普及しているのが現状ですが、AMは現在大幅に進出し始めており、積層製造向けの設計の利点により、エンジニアにとって今後さらに多くのことが起こることは明らかです。

AM が大きな進出を果たしている分野の一つが航空業界です。2016 年の航空旅行者数は約 38 億人に達し、^[43]燃費が良く製造が容易なジェットエンジンの需要はかつてないほど高まっています。プラット・アンド・ホイットニー (PW) やゼネラル・エレクトリック (GE) などの大手 OEM (相手先ブランド製造) にとって、これはコスト削減、不適合部品数の削減、エンジンの軽量化による燃費向上、旧式の製造方法では実現不可能な新しい非常に複雑な形状の実現などの手段として AM に注目することを意味します。航空宇宙産業への AM の統合の一例は、2016 年にエアバスが GE のLEAPエンジンの初号機を納入したときです。このエンジンには 3D プリントされた燃料ノズルが組み込まれ、部品点数が 20 個から 1 個に減り、重量が 25% 削減され、組み立て時間が短縮されました。^[44]燃料ノズルは、複雑な内部構造の最適化設計が可能で、低応力の非回転部品であるため、ジェットエンジンの積層造形に最適な方法です。同様に、2015年にPWはボンバルディア社にPurePower PW1500Gの最初のAM部品を納入しました。低応力の非回転部品にこだわり、PWはコンプレッサーステーターと同期リングブラケットを選択し^[45]、この新しい製造技術を初めて導入しました。AMはジェットエンジン製造プロセスにおける部品の総数ではまだ小さな役割しか果たしていませんが、部品数の削減、迅速な生産能力、および「性能とコストの点で最適化された設計」によって、投資収益はすでに明らかになっています。^[46]

技術が成熟するにつれて、3Dプリンティングが発展途上国の持続可能な開発に役立つ可能性があると推測する著者も現れました。 ^[47]

2012年にフィラボットはプラスチックのループを閉じるシステム^[48]を開発し、FDMまたはFFF 3Dプリンターでより幅広いプラスチックを印刷できるようになりました。

2014年、ベンジャミン・S・クックとマノス・M・テンツェリスは、最大40GHzで動作する機能的な電子機器の3Dプリントを可能にした、初のマルチマテリアル垂直統合型プリントエレクトロニクス積層造形プラットフォーム（VIPRE）を実証した。^[49]

プリンターの価格が下がり始めると、この技術に興味を持つ人々は、欲しいものを作るためのより多くのアクセスと自由を手に入れました。2014年の時点で、商用プリンターの価格は依然として高く、コストは2,000ドルを超えていました。^[50]

「3D プリンティング」という用語は、もともとインクジェット プリンター ヘッドを使用して粉末床にバインダー材料を層ごとに堆積させるプロセスを指していました。最近では、この用語が、電子ビーム積層造形法や選択的レーザー溶融法などのさまざまな積層造形技術を包括する一般的な用語として使われるようになりました。米国および世界の技術標準では、この広い意味での公式用語として積層造形法が使用されています。

最も一般的に使用されている3Dプリントプロセス（2018年時点で46％ ）は、熱溶解積層法^{[アップデート]}（FDM）と呼ばれる材料押し出し技術です。^[8] FDM技術は、他の2つの最も人気のある技術であるステレオリソグラフィー（SLA）と選択的レーザー焼結（SLS）の後に発明されましたが、FDMは通常、3つの中で最も安価であり、^[要出典]、このプロセスの人気につながっています。

2020年現在、3Dプリンターはほとんどの人が3Dプリントの世界に参入できる品質と価格のレベルに達しています。2020年には、エントリーレベルのマシンであれば200ドル未満でまともな品質のプリンターを見つけることができます。これらのより手頃な価格のプリンターは通常、熱溶解積層法（FDM）プリンターです。^[51]

2021年11月、スティーブ・ヴァーゼという名の英国人患者が、ロンドンのムーアフィールド眼科病院で世界初の完全3Dプリント義眼を受け取った。^{[52] [53]}

2024年4月、世界最大の3Dプリンター「ファクトリー・オブ・ザ・フューチャー1.0」がメイン大学で公開されました。このプリンターは長さ96フィート（29メートル）の物体を作ることができます。^[54]

2024年、研究者らは機械学習を利用して合成骨の構造を改良し^[55]、衝撃吸収の記録を樹立した。^[56]

2024年7月、研究者らはAdvanced Materials Technologies誌に、3Dプリント技術を用いた天然血管 と同等の強度と耐久性を持つ人工血管の開発に関する論文を発表した。^[57]このプロセスでは、3Dプリンターに統合された回転スピンドルを使い、水性ゲルから移植片を作成し、それを生分解性ポリエステル分子でコーティングした。^[57]

付加製造や3Dプリンティングは、その多くの利点により、エンジニアリング分野で急速に重要性を増しています。3Dプリンティングのビジョンは、設計の自由度、個別化、^[58]分散化^[59]およびこれまで代替方法では不可能だったプロセスの実行です。^[60]これらの利点には、プロトタイプの高速化、製造コストの削減、製品のカスタマイズ性の向上、製品品質の向上などがあります。^[61]

さらに、3Dプリンティングの機能は、軽量構造^[62]や修理・メンテナンス^[63]などの従来の製造業を超えて、義肢^[64]、バイオプリンティング^[65]、食品産業^[66]、ロケット製造^[67] 、デザインとアート^[68]、再生可能エネルギーシステム^[69]への応用まで広がっています。3Dプリンティング技術は、持続可能なエネルギーの生成と分配に不可欠なバッテリーエネルギー貯蔵システムの製造に使用できます。

3Dプリンティングのもう一つの利点は、複雑な形状を高精度かつ正確に製造できる技術である。^[70]これは特にマイクロ波工学の分野で重要であり、3Dプリンティングは従来の製造方法では実現が難しい独自の特性を持つ部品を製造するために使用できる。^[71]

付加製造プロセスでは、余分な材料を切り取る従来の方法とは異なり、必要な場所にのみ材料を追加することで廃棄物を最小限に抑えます。^[72]これにより、材料コストと環境への影響が削減されます。^{[73]この廃棄物の削減により、材料の製造と廃棄にかかるエネルギー消費も削減され、}二酸化炭素排出量の削減にも貢献します。^{[74] [75]}

3Dプリント可能なモデルは、コンピュータ支援設計（CAD）パッケージ、3Dスキャナ、または単純なデジタルカメラと写真測量ソフトウェアを使用して作成できます。CADで作成された3Dプリントモデルは、他の方法よりもエラーが比較的少なくなります。3Dプリント可能なモデルのエラーは、印刷前に識別して修正できます。^[76] 3Dコンピュータグラフィックスの幾何学的データを準備する手動モデリングプロセスは、彫刻などの造形芸術に似ています。3Dスキャンは、実際のオブジェクトの形状と外観に関するデジタルデータを収集し、それに基づいてデジタルモデルを作成するプロセスです。

CADモデルは、CADモデルの表面の三角測量に基づいてデータを保存する、積層造形用の事実上のCADファイル形式であるステレオリソグラフィーファイル形式（STL）で保存できます。STLは、関係する表面の数が多いため、トポロジー最適化された部品や格子構造の大きなファイルサイズを生成するため、積層造形には適していません。この問題を解決するために、2011年に新しいCADファイル形式である積層造形ファイル形式（AMF）が導入されました。これは、曲線の三角測量を使用して情報を保存します。^[77]

STLファイルから3Dモデルを印刷する前に、まずエラーがないか調べる必要があります。ほとんどのCADアプリケーションは、出力STLファイルに次のようなエラーを生成します。 ^{[78] [79]}

• 穴
• 面法線
• 自己交差
• ノイズシェル
• 多様なエラー^[80]
• オーバーハング問題^[81]

STL生成の「修復」と呼ばれるステップは、元のモデルのこのような問題を修正します。^{[82] [83]一般的に、} 3Dスキャンで取得したモデルから生成されたSTLには、これらのエラーが多く含まれることがよくあります。[ ⁸⁴ ] 3Dスキャンは、多くの場合、ポイントツーポイントの取得/マッピングによって実現されるためです。3D再構築には、多くの場合、エラーが含まれます。^[85]

完成したSTLファイルは、「スライサー」と呼ばれるソフトウェアで処理する必要があります。このソフトウェアは、モデルを一連の薄い層に変換し、特定のタイプの3Dプリンター（ FDMプリンター）に合わせた指示を含むGコードファイルを生成します。^[86]このGコードファイルは、3D印刷クライアントソフトウェア（Gコードを読み込み、3D印刷プロセス中に3Dプリンターに指示を出すために使用します）で印刷できます。

プリンタの解像度は、層の厚さとX-Y解像度をドット/インチ（dpi）またはマイクロメートル（μm）で表します。一般的な層の厚さは約100μm （ 250  DPI）ですが、一部のマシンでは16μm（1,600 DPI）の薄い層を印刷できます。^[87] X-Y解像度はレーザープリンタの解像度に匹敵します。粒子（3Dドット）の直径は約0.01〜0.1μm（2,540,000〜250,000 DPI）です。^[88]このプリンタ解像度では、メッシュ解像度を0.01〜0.03 mm、弦長を0.016 mm以下に指定すると、特定のモデル入力ファイルに最適なSTL出力ファイルが生成されます。^[89]解像度を高くすると、印刷品質は向上せずにファイルサイズが大きくなります。

現代の方法でモデルを製作する場合、使用する方法やモデルのサイズと複雑さに応じて、数時間から数日かかることがあります。積層造形システムでは、通常、この時間を数時間に短縮できますが、使用する機械の種類や、同時に製作するモデルのサイズと数によって大きく異なります。

プリンタで生成される解像度と表面仕上げは、一部の用途には十分ですが、後処理と仕上げの方法により、寸法精度の向上、表面の滑らかさの向上、着色などのその他の変更などの利点が得られます。

3Dプリント部品の表面仕上げは、サンディングやビーズブラストなどの減法加工法を使用することで改善できます。寸法精度が求められる部品を滑らかにする場合は、除去する材料の量を考慮することが重要です。^[90]

アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）などの印刷可能なポリマーの中には、アセトンまたは類似の溶剤をベースにした化学蒸気プロセス^[91]を使用して表面仕上げを滑らかにしたり改善したりできるものもあります。

いくつかの積層造形技術では、後処理ステップとしてアニーリングを行うことでメリットが得られます。3Dプリント部品をアニーリングすると、部品の再結晶化により内部層の結合が向上します。これにより、破壊靭性^[92] 、 [93]、[94]、[95]、[96]、[97]、[98]、[99]、[100]、[101]、[102]、[ 103 ] 、 [ ^104]、 [106]、[108]、[109]、[110]、[111]、[112] 、 [113]、[115]、[116]、[117]、[118]、[119]、[120]、[121]、[122]、[123]、[124]、[125]、[126]、[128]、[129]、[131]、[132]、[133]、 [ 134]、[135]、[136]、[137]、[140]、[142]、[143]、[ ^{144]、[145]、[156]、[160]、[162 ]、[164]、[172 ]、[174]、[184]、[186]、[190} ]、[192]、[194]、[196]、[198]、[108]、[109]、[100]、[111] 、[ 127]、[133]、[134]、[142]、[144]、[156]、[168]、[179]、[180]、[192]、[194]、[196]、^{[198]、[101]、[102]、[103]、[104]、[105]、[106]、[117]、[127]、[128]、[137]、[138]、[142]、[144]、[146]、[148]、[149]、[150]、[160]、[162}

積層造形法または積層造形法によるハイブリッド製造（ASHM）は、3Dプリント部品を製造し、機械加工（積層造形）を使用して材料を除去する方法です。^[96]機械加工操作は、アプリケーションの要件に応じて、各層の後、または3Dプリント全体が完了した後に完了することができます。これらのハイブリッド方法により、3Dプリント部品はより優れた表面仕上げと寸法精度を実現できます。^[97]

従来の積層造形プロセスの層構造は、造形プラットフォームに対して湾曲または傾斜した部品表面に階段状の効果をもたらします。この効果は、使用される層の高さと、造形プロセス内の部品表面の向きに大きく依存します。^[98]この効果は、「可変層の高さ」または「適応層の高さ」を使用して最小限に抑えることができます。これらの方法では、より高い品質が必要な場所で層の高さを下げます。^[99]

3Dプリントされた部品を塗装すると、ほとんどの3Dプリント技術では実現できないようなさまざまな仕上げや外観が得られます。このプロセスには通常、表面処理、プライミング、塗装などのいくつかのステップが含まれます。^[100]これらのステップは、部品の表面を準備し、塗料が適切に付着するようにするのに役立ちます。

一部の積層造形技術では、複数の材料を同時に使用できます。これらの技術では、複数の色と色の組み合わせを同時に印刷することができ、必ずしも塗装を必要としない部品を製造できます。

一部の印刷技術では、構築中にオーバーハングした特徴を支えるために内部サポートを構築する必要があります。印刷が完了したら、 PVAなどの水溶性サポート材料を使用する場合は、これらのサポートを機械的に除去するか溶解する必要があります。

市販の金属3Dプリンターの中には、堆積後に金属基板から金属部品を切り出すものもあります。GMAW 3Dプリンティングの新しいプロセスでは、基板の表面を改質してアルミニウム^[101]や鋼鉄^[102]を取り除くことができます。

従来、3Dプリンティングは、製造と取り扱いが容易なポリマー材料のため、印刷にポリマーに重点を置いていました。しかし、この方法は急速に進化し、さまざまなポリマー^[104]だけでなく、金属^{[105] [106]}やセラミック^[107]も印刷できるようになり、3Dプリンティングは製造のための多目的なオプションになりました。 3次元の物理モデルをレイヤーごとに製造することは、「成長を続けるCAD業界、より具体的にはCADのソリッドモデリング側から生まれた最新の概念です。 1980年代後半にソリッドモデリングが導入される前は、3次元モデルはワイヤーフレームとサーフェスで作成されていました。」^[108]しかし、すべての場合において、材料のレイヤーはプリンターと材料の特性によって制御されます。 3次元材料の層は、プリンターオペレーターが設定し、コンピューターファイルに保存された堆積速度によって制御されます。 最も初期の印刷された特許取得済み材料は、加熱された金属合金を使用してパターンを印刷するためのホットメルトタイプのインクでした。

チャールズ ハルは、1984 年 8 月 8 日に、UVP Corp で UV マスク光源を使用して UV 硬化アクリル樹脂を使用して簡単なモデルを作成する最初の特許を申請しました。SLA-1 は、1978 年 11 月にデトロイトで開催された Autofact Exposition で 3D Systems が発表した最初の SL 製品でした。SLA-1 Beta は、1988 年 1 月に Baxter Healthcare、Pratt and Whitney、General Motors、AMP に出荷されました。最初の量産 SLA-1 は、1988 年 4 月に Precision Castparts に出荷されました。UV 樹脂材料はすぐにエポキシベースの材料樹脂に変更されました。どちらの場合も、SLA-1 モデルは、未硬化の境界樹脂を除去するために溶剤クリーナーですすいだ後、UV オーブンで硬化する必要がありました。すべてのシステムで後硬化装置 (PCA) が販売されました。初期の樹脂プリンターでは、各レイヤーでモデルの上に新しい樹脂を移動させるブレードが必要でした。層の厚さは0.006インチで、SLA-1のHeCdレーザーモデルは12ワットで、表面を毎秒30インチで走査しました。UVPは1990年1月に3D Systemsに買収されました。^[109]

歴史を振り返ると、1980 年代にラピッド プロトタイピング分野の特許に数多くの材料 (樹脂、プラスチック粉末、プラスチック フィラメント、ホットメルト プラスチック インク) が使用されていたことがわかります。3D Systems が最初の発表を行う前には、Cubital の Itzchak Pomerantz が Soldier 5600 でマスク ランプ UV 硬化樹脂、Carl Deckard (DTM) のレーザー焼結熱可塑性粉末、Michael Feygin がオブジェクトを形成するために積み重ねた粘着性レーザーカット紙 (LOM) も導入されていました。スコット・クランプも押し出し成形された「溶融」プラスチックフィラメントモデリング（FDM）に取り組んでおり、液滴堆積は1984年にハルの特許の1週間後にウィリアム・E・マスターズによって特許取得されていたが、1994年にBPMを設立して独自の3Dプリンター製品を発表する前に、1992年にビジュアルインパクトコーポレーションの3Dプリンターがハウテック社のインクジェットを使用して導入した熱可塑性インクジェットを発見しなければならなかった。^[109]

マルチマテリアル3Dプリンティングを実現するための取り組みは、VoxelJetのような強化されたFDMのようなプロセスから、レイヤードアセンブリのような新しいボクセルベースの印刷技術まで多岐にわたります。^[110]

既存の 3D 印刷技術の多くには、一度に印刷できる材料が 1 つだけという欠点があり、同じオブジェクトに異なる材料を統合する必要がある多くの潜在的な用途が制限されます。マルチマテリアル 3D 印刷は、複雑で異質な材料の配置のオブジェクトを 1 台のプリンターで製造できるようにすることで、この問題を解決します。ここでは、最終的なオブジェクト ボリューム内の各ボクセル(または 3D 印刷ピクセル要素) に材料を指定する必要があります。

しかし、このプロセスは、孤立したモノリシックなアルゴリズムのために、複雑化を伴いかねません。Spec2Fabトランスレータの構築など、いくつかの商用デバイスはこれらの問題の解決を試みてきましたが、進歩はまだ非常に限られています。^[111]それにもかかわらず、医療業界では、3Dプリントされた錠剤とワクチンのコンセプトが提示されています。^[112] この新しいコンセプトでは、複数の薬を組み合わせることができ、多くのリスクを軽減することが期待されています。マルチマテリアル3Dプリントのアプリケーションが増えるにつれて、日常生活とハイテク開発のコストは必然的に低くなります。

3Dプリントの金属組織材料も研究されている。^[113] CIMP-3Dは各材料を分類することで、複数の材料で体系的に3Dプリントを行うことができる。^[114]

3Dプリンティングとマルチマテリアル構造を積層造形に使用することで、いわゆる4Dプリンティングの設計と作成が可能になりました。4Dプリンティングは、印刷されたオブジェクトが時間、温度、またはその他の刺激によって形状を変える積層造形プロセスです。4Dプリンティングでは、調整可能な形状、特性、または機能を備えた動的構造を作成できます。4Dプリンティングを使用して作成されたスマート/刺激応答性材料は、自己組織化、自己修復、多機能性、再構成、形状シフトなどの計算された応答を作成するためにアクティブ化できます。これにより、形状変化材料と形状記憶材料のカスタマイズされた印刷が可能になります。^[115]

4D プリンティングは、材料 (プラスチック、複合材料、金属など) の新しい用途や使用法を見つける可能性があり、これまで実現できなかった新しい合金や複合材料を作成する可能性があります。この技術と材料の汎用性は、宇宙、商業、医療分野など、さまざまな産業分野で進歩をもたらす可能性があります。4D プリンティングの再現性、精度、材料の範囲を拡大して、これらの業界全体でプロセスをより実用的にする必要があります。 

4D プリンティングが実用的な工業生産オプションになるためには、克服しなければならない課題がいくつかあります。4D プリンティングの課題には、印刷されたスマート マテリアルの微細構造が、従来の機械加工プロセスで得られる部品に近いか、それよりも優れている必要があるという事実が含まれます。さまざまな外部刺激に一貫して反応し、希望の形状に変化する能力を持つ、新しいカスタマイズ可能なマテリアルを開発する必要があります。また、4D プリンティングのさまざまな技術タイプに合わせて新しいソフトウェアを設計する必要もあります。4D プリンティング ソフトウェアでは、ベースとなるスマート マテリアル、印刷技術、設計の構造的および幾何学的要件を考慮する必要があります。^[116]

ISO/ASTM52900-15では、積層造形（AM）プロセスの7つのカテゴリーを定義しています。^{[117] [118]}それらは以下の通りです。

• バット光重合
• 材料噴射
• バインダージェッティング
• 粉末床溶融結合
• 材料押し出し
• 指向性エネルギー蓄積
• シートラミネート

プロセス間の主な違いは、部品を作成するために層を堆積する方法と、使用される材料にあります。各方法には独自の利点と欠点があるため、一部の企業は、オブジェクトの構築に使用する材料として粉末とポリマーの選択肢を提供しています。^[119]他の企業は、耐久性のあるプロトタイプを作成するために、構築材料として標準的な既製のビジネス用紙を使用する場合があります。マシンを選択する際の主な考慮事項は通常、速度、3Dプリンター、印刷されたプロトタイプのコスト、材料の選択とコスト、およびカラー機能です。^[120]金属を直接処理するプリンターは通常高価です。ただし、より安価なプリンターを使用して金型を作成し、それを使用して金属部品を作成できます。^[121]

3次元材料を堆積させて物体を形成する最初のプロセスは、マテリアルジェッティング^[28]、または当初は粒子堆積と呼ばれていた方法で行われました。インクジェットによる粒子堆積は、最初は連続インクジェット技術（CIT）（1950年代）で始まり、その後、ホットメルトインクを使用したドロップオンデマンドインクジェット技術（1970年代）になりました。ワックスインクは、最初に噴射された3次元材料であり、その後、低温合金金属がCITで噴射されました。ワックスと熱可塑性ホットメルトは、次に国防総省によって噴射されました。物体は非常に小さく、看板用の文字と数字から始まりました。物体は形を持ち、取り扱うことができる必要があります。ワックス文字は紙の書類から転がり落ち、1971 年に標識用の金属文字を作成する液体金属レコーダーの特許につながりました。熱可塑性カラー インク (CMYK) は各色の層で印刷され、1984 年に初めてデジタル形成された層状オブジェクトを形成しました。1984 年に固体インク ジェット画像またはパターンを使用したインベストメント鋳造のアイデアが、1989 年に粒子堆積から物品を形成する最初の特許につながり、1992 年に発行されました。

いくつかの方法では、層を作るために材料を溶かしたり柔らかくしたりします。熱溶解積層法（FDM）としても知られる熱溶解積層法では、モデルまたは部品は、すぐに硬化して層を形成する材料の小さなビーズまたはストリームを押し出すことによって製造されます。熱可塑性樹脂、金属ワイヤ、またはその他の材料のフィラメントが押し出しノズルヘッド（3Dプリンター押し出し機）に供給され、そこで材料が加熱され、流れのオン/オフが切り替わります。FDMでは、製造できる形状のバリエーションが多少制限されます。別の技術では、層の一部を融合してから作業領域内を上方に移動し、別の顆粒層を追加して、ピースが構築されるまでプロセスを繰り返すことができます。このプロセスでは、融合されていない媒体を使用して、製造される部品の張り出しや薄い壁をサポートするため、ピースの一時的な補助サポートの必要性が軽減されます。^[122]最近、FFF / FDMは、フィラメントへの変換を回避するために、ペレットから直接3Dプリントするように拡張されました。このプロセスは、溶融粒子製造（FPF）（または溶融粒状製造（FGF））と呼ばれ、より多くのリサイクル材料を使用できる可能性があります。^[123]

粉末床溶融結合法（PBF）には、DMLS、SLS、 SLM 、 MJF 、EBMなどのプロセスが含まれます。粉末床溶融結合法はさまざまな材料に使用でき、その柔​​軟性により幾何学的に複雑な構造が可能になるため、^[124]多くの3D印刷プロジェクトに適しています。これらの技術には、金属とポリマーの両方を対象とした選択的レーザー焼結と直接金属レーザー焼結が含まれます。^[125] 選択的レーザー溶融では、粉末顆粒の溶融に焼結を使用しませんが、高エネルギーレーザーを使用して粉末を完全に溶融し、従来の製造金属と同様の機械的特性を持つ層状の方法で完全に高密度の材料を作成します。電子ビーム溶融は、金属部品（チタン合金など）用の同様のタイプの積層造形技術です。EBMは、高真空中で電子ビームを使用して金属粉末を層ごとに溶融することで部品を製造します。^{[126] [127]}もう一つの方法は、インクジェット3Dプリントシステムで、粉末（石膏または樹脂）の層を広げ、インクジェットのようなプロセスを使用して部品の断面にバインダーを印刷することで、一度に1層ずつモデルを作成します。積層オブジェクト製造では、薄い層を形にカットして結合します。前述の方法に加えて、HPは、レーザーは使用しないが粉末ベースの技術であるマルチジェットフュージョン（MJF）を開発しました。インクジェットアレイが融合剤とディテール剤を塗布し、加熱して結合して固体層を作成します。^[128]

バインダー ジェッティング 3D 印刷技術では、結合接着剤を材料 (通常は粉末) の層に堆積し、この「グリーン」状態の部品を硬化させて焼結させる場合があります。材料は、セラミックベース、金​​属、またはプラスチックです。この方法は、インクジェット 3D 印刷とも呼ばれます。部品を製造するために、プリンターは、プラットフォーム ベースの上を移動するヘッドを使用してモデルを構築し、粉末 (石膏と樹脂) とバインダーの層を交互に広げたり堆積させたりします。最新のバインダー ジェット プリンターのほとんどは、バインダーの各層も硬化させます。これらの手順は、すべての層が印刷されるまで繰り返されます。このグリーン部品は通常、バインダーのほとんどをガス抜きするためにオーブンで硬化させ、その後、特定の材料に固有の時間温度曲線を使用して窯で焼結されます。

この技術により、フルカラーのプロトタイプ、オーバーハング、エラストマー部品の印刷が可能になります。粉末印刷物の強度は、粉末のネックまたは焼結マトリックス間の空間に、粉末材料に応じてワックス、熱硬化性ポリマー、さらには青銅などの他の適合材料を含浸させることで強化できます。^{[129] [130]}

他の方法では、ステレオリソグラフィーなどのさまざまな高度な技術を使用して液体材料を硬化させます。光重合は主にステレオリソグラフィーで液体から固体部品を作成するために使用されます。Objet PolyJetシステムなどのインクジェットプリンターシステムは、部品が完成するまで、フォトポリマー材料をビルドトレイに超薄層 (16 ～ 30 μm) でスプレーします。^[131]各フォトポリマー層は噴射後に UV 光で硬化され、完全に硬化したモデルが作成されます。このモデルは、後硬化なしですぐに処理して使用できます。多光子光重合で使用される 3D マイクロファブリケーション技術を使用すると、超小型の特徴を作成できます。光励起の非線形性により、レーザーが焦点を合わせた場所でのみゲルが固体に硬化し、残りのゲルは洗い流されます。100 nm 未満の特徴サイズや、可動部品や連動部品を備えた複雑な構造が簡単に作成されます。^{[132]さらに別のアプローチでは、} LED を使用して固化する合成樹脂を使用します。^[133]

マスク画像投影ベースのステレオリソグラフィーでは、3D デジタル モデルが一連の水平面によってスライスされます。各スライスは 2 次元マスク画像に変換されます。次に、マスク画像は光硬化性液体樹脂表面に投影され、光が樹脂に投影されて層の形状に硬化します。^[134] 連続液体界面生成は、液体フォトポリマー 樹脂のプールから始まります。プールの底の一部は紫外線を透過し(「ウィンドウ」)、これにより樹脂が固まります。オブジェクトはゆっくりと上昇し、樹脂がオブジェクトの底の下に流れ込み、接触を維持できるようにします。^[135]粉末供給指向性エネルギー堆積では、高出力レーザーを使用して、レーザー ビームの焦点に供給される金属粉末を溶かします。粉末供給指向性エネルギー プロセスは選択的レーザー焼結に似ていますが、金属粉末は、その瞬間に材料が部品に追加される場所にのみ適用されます。^{[136] [137]}

コンピュータ断層撮影法は、光硬化性樹脂で印刷物を作成するコンピュータ断層撮影スキャンに基づく3D印刷の方法である。カリフォルニア大学バークレー校とローレンス・リバモア国立研究所の共同研究によって開発された。^{[138] [ 139] [140]}他の3D印刷方法とは異なり、熱溶解積層法やステレオリソグラフィーのように材料の層を堆積させてモデルを構築するのではなく、樹脂の円筒に投影された一連の2D画像を使用してオブジェクトを作成します。^{[138] [140]}他の樹脂を使用する方法よりもはるかに迅速にオブジェクトを構築できることと、印刷物内にオブジェクトを埋め込むことができることが特徴です。^[139]

液体付加製造（LAM）は、液体または高粘性材料（液体シリコンゴムなど）を構築表面に堆積させてオブジェクトを作成し、その後熱を使用して加硫させてオブジェクトを硬化させる3Dプリント技術です。^{[141] [142] [143]このプロセスはもともと}エイドリアン・ボウヤーによって考案され、その後ドイツのRepRapによって構築されました。^{[141] [144] [145]}

プログラム可能なツールと呼ばれる技術では、3Dプリントを使用して一時的な金型を作成し、従来の射出成形プロセスで充填した後、すぐに溶解します。^[146]

一部のプリンターでは、紙を造形材料として使用できるため、印刷コストが削減されます。1990 年代には、二酸化炭素レーザーを使用して 特殊な粘着剤を塗布した紙から断面を切り取り、それをラミネートするプリンターを販売した企業もありました。

2005年にMcor Technologies Ltdは、通常の事務用紙、形状を切り出すためのタングステンカーバイドの刃、選択的な接着剤の塗布と圧力を使ってプロトタイプを接着する異なるプロセスを開発しました。^[147]

粉末供給式指向性エネルギー堆積法（レーザー金属堆積法とも呼ばれる）では、高出力レーザーを使用して、レーザービームの焦点に供給された金属粉末を溶かします。レーザービームは通常、堆積ヘッドの中心を通過し、1つまたは複数のレンズによって小さなスポットに焦点を合わせられます。構築は、デジタルモデルから作成されたツールパスによって駆動されるXY テーブル上で行われ、オブジェクトを層ごとに製造します。堆積ヘッドは、各層が完成するにつれて垂直方向に上昇します。一部のシステムでは、5 軸^{[148] [149]}または 6 軸システム^[150]（つまり、 多関節アーム）を使用して、空間的なアクセス制限をほとんどまたはまったくなく、基板（印刷ベッドまたは既存の部品^[151]）に材料を供給することができます。金属粉末は、ヘッドの円周に沿って供給および分配されるか、内部マニホールドによって分割され、堆積ヘッドの周囲にさまざまな構成で配置されたノズルから供給されます。不活性ガスまたは局所的不活性シュラウドガス (場合によっては両方を併用) で満たされた密閉チャンバーは、大気中の酸素から溶融プールを保護し、酸化を制限し、材料特性をより適切に制御するためによく使用されます。粉末供給指向性エネルギー プロセスは選択的レーザー焼結に似ていますが、金属粉末は、その瞬間に材料が部品に追加される場所にのみ投射されます。レーザー ビームを使用して基板を加熱し、「溶融プール」を作成します。この溶融プールには、新しい粉末がほぼ同時に注入されます。このプロセスは、チタン、ステンレス鋼、アルミニウム、タングステン、その他の特殊材料、複合材料、機能的に傾斜した材料など、幅広い材料をサポートしています。このプロセスでは、新しい金属部品を完全に構築できるだけでなく、コーティング、修理、ハイブリッド製造アプリケーションなど、既存の部品に材料を追加することもできます。サンディア国立研究所が開発したレーザーエンジニアリングネットシェーピング（LENS）は、3Dプリントや金属部品の修復のための粉末供給指向性エネルギー堆積プロセスの一例です。^{[152] [153]}

レーザー金属堆積ワイヤ (LMD-w) などのレーザーベースのワイヤ供給システムは、開放環境 (レーザーの周囲にガスがある) または密閉されたチャンバー内で不活性ガスシールドを使用してレーザーによって溶融されたノズルを通してワイヤを供給します。電子ビーム自由形状製造では、真空チャンバー内で電子ビーム熱源を使用します。

3Dステージに取り付けられた従来のガス金属アーク溶接を使用して、鋼、青銅、アルミニウムなどの金属を3Dプリントすることも可能です。 ^{[154] [155]}低コストのオープンソースRepRapスタイルの3Dプリンターには、Arduinoベースのセンサーが装備されており、従来の溶接ワイヤを原料として合理的な冶金特性が実証されています。^[156]

選択的粉末堆積では、ビルド粉末とサポート粉末が選択的にるつぼに堆積され、ビルド粉末が目的の物体の形状を取り、サポート粉末がるつぼの残りの容積を満たす。次に、充填材がビルド粉末と接触するように塗布される。次に、るつぼは、充填材の融点より高く、粉末の融点より低い温度で窯で焼成される。充填材が溶けると、ビルド粉末が浸される。しかし、サポート粉末は浸されない。サポート粉末は、充填材によって濡れないように選択されているからである。焼成温度で、充填材とビルド粉末の原子が相互に解離可能であれば (銅粉末と亜鉛充填材の場合など)、結果として得られる材料はそれらの原子の均一な混合物 (この場合は青銅) になる。しかし、タングステンと銅の場合のように原子が相互に融解しない場合は、得られる材料は複合材料になります。形状の歪みを防ぐために、焼成温度は得られる合金の固相線温度よりも低くなければなりません。^[157]

極低温 3D 印刷は、液体材料を堆積しながら凍結させることで固体構造を形成する一連の技術です。各液体層が適用されると、前の層と印刷環境の低温によって冷却され、固化します。他の 3D 印刷技術とは異なり、極低温 3D 印刷では制御された印刷環境が必要です。製造中に構造が固体のままであることを保証するために、周囲温度は材料の凝固点より低くする必要があり、層の適用の間に霜が付くのを防ぐために湿度を低く保つ必要があります。^{[158]材料には通常、水と、}塩水、スラリー、ハイドロゲルなどの水ベースの溶液が含まれます。^{[159] [160]}極低温 3D 印刷技術には、急速凍結プロトタイプ (RFP)、^[159]低温堆積製造 (LDM)、^[161]および凍結フォーム押し出し製造 (FEF) が含まれます。^[162]

3Dプリンティングや積層造形は、製造、医療、産業、社会文化分野（文化遺産など）で、商業技術の成功を生み出すために使用されてきた。^[163]最近では、3Dプリンティングは人道支援および開発分野でも、さまざまな医療品、義肢、スペアパーツ、修理品を生産するために使用されている。^[164]積層造形が最も早く応用されたのは、製造分野における工具室での応用であった。例えば、ラピッドプロトタイピングは最も初期の積層造形の1つであり、その使命は、以前はCNCフライス加工、旋削、精密研削などの減算的な工具室方式でのみ行われていた、新しい部品やデバイスのプロトタイプの開発にかかるリードタイムとコストを削減することでした。 ^[165] 2010年代には、積層造形がはるかに大きな範囲で 生産に導入されました。

食品の付加製造は、食品を層ごとに押し出して立体物にすることで開発されている。チョコレートやキャンディー、クラッカー、パスタ、^[166]ピザなどの平らな食品など、多種多様な食品が適切な候補である。^{[167] [168]} NASAは、食品廃棄物を減らし、宇宙飛行士の食事ニーズに合うように設計された食品を作るために、3Dプリント食品を作成する技術を検討している。^[169] 2018年、イタリアのバイオエンジニアであるジュゼッペ・シオンティは、カスタム3Dバイオプリンターを使用して、肉の食感と栄養価を模倣した繊維質の植物由来の肉類似品を製造できる技術を開発した。^{[170] [171]}

3Dプリンティングは衣料品の世界にも進出し、ファッションデザイナーたちは3Dプリントのビキニ、靴、ドレスを試作している。^[172]商業生産では、ナイキが3Dプリンティングを使用して、アメリカンフットボール選手向けの2012年型Vapor Laser Talonフットボールシューズの試作と製造を行い、ニューバランスはアスリート向けにカスタムフィットシューズを3D製造した。^{[172] [173]} 3Dプリンティングは、企業がオンデマンドのカスタムフィットとスタイリングを備えた消費者向けアイウェアを印刷するまでに至っている（ただし、レンズは印刷できない）。ラピッドプロトタイピングにより、メガネのオンデマンドカスタマイズが可能となっている。^[174]

自動車、トラック、航空機では、積層造形がユニボディと胴体の設計と製造、およびパワートレインの設計と製造の両方に変革をもたらし始めています。たとえば、ゼネラルエレクトリックは高性能の3Dプリンターを使用してタービンの部品を製造しています。^[175]これらのシステムの多くは、大量生産方法が採用される前の迅速なプロトタイピングに使用されています。その他の顕著な例としては、

• 2014年初頭、スウェーデンのスーパーカーメーカーであるケーニグセグは、 3Dプリントされた多くの部品を使用したスーパーカー、One:1を発表しました。^[176] Urbeeは3Dプリントを使用して製造された最初の車です（車体と車の窓は「印刷」されました）。^{[177] [178] [179]}
• 2014年、ローカルモーターズは、パワートレインを除いてABSプラスチックとカーボンファイバーを使用して完全に3Dプリントされた実用的な車両であるストラティを発表しました。^[180]
• 2015年5月、エアバスは新型エアバスA350 XWBに3Dプリントで製造された部品が1000個以上含まれていると発表した。^[181]
• 2015年には、イギリス空軍のユーロファイター ・タイフーン戦闘機が3Dプリンターで製造された部品を搭載して飛行した。アメリカ空軍は3Dプリンターの導入を開始しており、イスラエル空軍もスペアパーツを印刷するために3Dプリンターを購入した。^[182]
• 2017年、GEアビエーションは、積層造形設計を利用して、ヘリコプターのエンジンを900個の部品ではなく16個の部品で製造したことを明らかにした。これは、サプライチェーンの複雑さを軽減する上で大きな影響を与える可能性がある。^[183]

AM が銃器に与える影響には、既存の企業にとっての新しい製造方法と、DIY銃器製造の新たな可能性という 2 つの側面があります。2012 年、米国を拠点とするグループDefense Distributed は、「3D プリンターがあれば誰でもダウンロードして複製できる」実用的なプラスチック製の 3D プリント銃器を設計する計画を発表しました。 ^{[184] [185]} Defense Distributed が計画を発表した後、3D プリントと広く普及している消費者レベルのCNC加工^{[186] [187]が}銃規制の有効性に及ぼす影響について疑問が提起されました。^{[188] [189] [190] [191]}さらに、自然からインスピレーションを得て AM を使用してそれらのデザインを簡単にプロトタイプ化することで、防具設計戦略を強化できます。^[192]

3Dプリントを中心とした治療法の外科的利用は、1990年代半ばに骨再建手術計画のための解剖学的モデリングから始まりました。患者に合わせたインプラントはこの研究の自然な流れであり、一人一人に合う真にパーソナライズされたインプラントにつながりました。^[193] 3Dプリントされたパーソナライズされた器具を使用した手術とガイダンスの仮想計画は、人工関節全置換術や頭蓋顎顔面再建術など、多くの外科領域に適用され、大きな成功を収めています。^{[194] [195]}その一例は、ミシガン大学で開発された気管支軟化症の新生児を治療するための生体吸収性気管副木です。 ^{[196]整形外科用インプラント（金属）の連続生産のための積層造形の使用も、}骨結合を促進する多孔質表面構造を効率的に作成できるため、増加しています。補聴器と歯科業界は、カスタム3Dプリント技術を使用した将来の最大の開発分野になると予想されています。^[197]

3Dプリンティングは無機材料だけに限定されず、3Dプリンティングによって多くの生物医学的進歩が可能になっています。2012年の時点で^{[アップデート]}、3Dバイオプリンティング技術は、インクジェット印刷技術を使用して臓器や体の部分を構築する組織工学アプリケーションでの使用の可能性について、バイオテクノロジー企業や学界によって研究されています。このプロセスでは、生きた細胞の層がゲル媒体または糖マトリックス上に堆積され、ゆっくりと構築されて、血管系を含む3次元構造を形成します。^[198] 3Dプリンティングは、生きた人間の体内に新しい組織や臓器を生成することができる幹細胞を移植する方法として検討されてきました。 ^[199] 2018年には、発酵における細胞固定化用のマトリックスを作成するために、3Dプリンティング技術が初めて使用されました。3Dプリントされたナイロンビーズに固定されたプロピオニバクテリウムアシディプロピオニシによるプロピオン酸生成がモデル研究として選ばれました。 3Dプリントされたビーズは高密度の細胞接着とプロピオン酸の生産を促進する能力があり、他の発酵バイオプロセスにも適応できることが示されました。^[200]

3Dプリンティングは製薬分野の研究者にも利用されています。ここ数年、AM技術を利用した薬物送達に関する学術的関心が高まっています。この技術は、材料を新しい製剤に利用するためのユニークな方法を提供します。^[201] AM製造では、錠剤化、鋳造成形など、製薬分野の従来の技術では不可能な方法で、製剤の開発に材料や化合物を使用できます。さらに、3Dプリンティングの主な利点の1つは、特に熱溶解積層法（FDM）の場合、投与形態のパーソナライズが可能であり、患者の特定のニーズに的を絞ることができます。^[202]それほど遠くない将来、3Dプリンターが病院や薬局に導入され、患者のニーズに応じてパーソナライズされた製剤をオンデマンドで製造できるようになると予想されています。^[203]

3Dプリントは医療機器にも使用されています。COVID -19パンデミックの間、3DプリンターはPPEの不足を補うために使用され、ボランティアが個人所有のプリンターを使用してさまざまな個人用保護具（フェイスシールドのフレームなど）を製造しました。

3Dプリンティング、特にオープンソースの3Dプリンターは、教室に浸透しつつある最新のテクノロジーです。^{[204] [ 205] [206]} 高等教育機関はデスクトップおよびプロ仕様の3Dプリンターの主要な購入者であることが証明されており、業界の専門家は一般的にこれを前向きな指標と見ています。^{[207]一部の著者は、3Dプリンターが}STEM教育に前例のない「革命」をもたらすと主張しています。^{[208] [209]}このような主張の根拠は、学生が教室で低コストでラピッドプロトタイピングを行えることと、オープンソースラボを形成するオープンハードウェア設計から低コストで高品質の科学機器を製造できることの両方にあります。^[210]さらに、世界中の図書館も、教育およびコミュニティアクセス用の小型3Dプリンターを収容する場所になっています。^[211] 3Dプリンティングの将来の用途には、オープンソースの科学機器の作成が含まれる可能性があります。^{[210] [212]}

2010年代には、3Dプリントは文化遺産の分野で保存、修復、普及の目的で集中的に使用されるようになりました。^[213]多くのヨーロッパと北米の博物館は3Dプリンターを購入し、遺跡の失われた部分^[214]やボリビアのティワナク[ ^215]などの考古学的記念碑を積極的に再現しています。メトロポリタン美術館と大英博物館は、 3Dプリンターを使用して博物館のお土産を作り始めており、博物館のショップで購入できます。^[216]国立軍事史博物館やヴァルナ歴史博物館などの他の博物館では、さらに進んで、Artec 3Dスキャナーを使用して作成された遺物のデジタルモデルを、 3Dプリントに適したファイル形式でオンラインプラットフォームThreedingで販売しており、誰でも自宅で3Dプリントできます。^{[217]イラン生まれの米国人アーティスト、}モレシン・アラヒヤリは、イラン文化財を再構築するために3D彫刻のプロセスを使用することをフェミニスト運動とみなしている。アラヒヤリは、2014年にISIS過激派によって破壊された一連の文化遺産を3Dモデリングソフトウェアを使用して再構築している。^[218]

建築資産の表現に3Dプリントを適用するには多くの課題がある。2018年、イラン国立銀行の構造は、従来通りコンピュータグラフィックスソフトウェア（具体的にはCinema4D）で調査およびモデル化され、3Dプリント用に最適化された。チームは部品の構築にこの技術をテストし、成功した。手順をテストした後、モデラーはCinema4Dで構造を再構築し、モデルの前面部分をNetfabbにエクスポートした。建物の入り口は、3Dプリントの制限とマケットを作成するためのプロジェクトの予算のために選択された。3Dプリントは、銀行の作成された3Dモデルによって可能になった機能の1つにすぎなかったが、プロジェクトの範囲が限られていたため、チームは仮想表現やその他のアプリケーション用のモデリングを継続しなかった。^[219] 2021年、Parsinejadらは、3Dプリントに対応した3D再構築のための手作業による調査方法とデジタル記録（写真測量法の採用）を包括的に比較した。^[219]

世界初の3Dプリント鋼橋が2021年7月にアムステルダムで公開された。アウデゼイズ・アフテルブルグワル運河に架かる全長12メートルのこの橋は、ロボットアームを使って4,500キログラム以上のステンレス鋼をプリントして作られた。完成までに6か月を要した。^[220]

3D プリントされたソフトアクチュエータは、3D プリント技術の成長中のアプリケーションであり、3D プリント アプリケーションでその地位を確立しています。これらのソフト アクチュエータは、特にバイオメディカル セクターや、人間とロボットの相互作用が避けられない場所で、柔らかい構造や臓器を扱うために開発されています。既存のソフト アクチュエータの大部分は、デバイスの手動製造、後処理/組み立て、および製造の成熟度が達成されるまでの長い反復を必要とする従来の方法で製造されています。研究者は、現在の製造プロセスの面倒で時間のかかる側面の代わりに、ソフト アクチュエータを効果的に製造するための適切な製造方法を模索しています。このように、3D プリントされたソフト アクチュエータは、カスタムの幾何学的、機能的、および制御特性を備えたソフト アクチュエータの設計と製造をより迅速かつ安価な方法で革命的に変えるために導入されています。また、すべてのアクチュエータ コンポーネントを単一の構造に組み込むことができるため、外部ジョイント、接着剤、および留め具を使用する必要がなくなります。

回路基板の製造には、イメージング、穴あけ、メッキ、ソルダーマスクコーティング、命名規則の印刷、表面仕上げなど、複数のステップが含まれます。これらのステップには、強力な溶剤や酸などの多くの化学物質が含まれます。3Dプリント回路基板では、複雑なデザインを作成しながら、これらのステップの多くを不要にします。^[221]ポリマーインクはビルドの層を作成するために使用され、銀ポリマーは電気を流すために使用されるトレースと穴を作成するために使用されます。^[222]現在の回路基板の製造は、デザインによっては面倒なプロセスになる可能性があります。指定された材料が集められ、内層処理に送られ、そこで画像が印刷、現像、エッチングされます。エッチングコアは通常、ラミネーションツールを追加するためにパンチされます。次に、コアをラミネーション用に準備します。スタックアップ、つまり回路基板のビルドアップが構築され、層が結合されるラミネーションに送られます。次に、ボードが測定され、穴が開けられます。多くのステップがこの段階と異なる場合がありますが、単純なデザインの場合、材料はメッキプロセスを経て穴と表面をメッキします。次に、外側のイメージを印刷、現像、エッチングします。イメージを定義した後、後でハンダ付けするために、材料をはんだマスクでコーティングする必要があります。次に、コンポーネントを後で識別できるように命名法を追加します。次に、表面仕上げを追加します。ボードは、パネル形式から単一またはアレイ形式にルーティングされ、電気的にテストされます。ボードが仕様を満たしていることを証明する書類の作成は別として、ボードは梱包されて出荷されます。 3D 印刷の利点は、最終的なアウトラインが最初から定義されていること、イメージング、パンチング、またはラミネートが不要であること、および銀ポリマーを使用して電気接続が行われるため、穴あけやメッキが不要であることです。回路基板の構築に必要な材料がないため、最終的な書類も大幅に削減されます。通常の処理では完成に数週間かかる可能性のある複雑なデザインも、3D 印刷できるため、製造時間が大幅に短縮されます。

2005年、学術雑誌は3Dプリント技術の芸術的応用の可能性について報告し始めました。^[223]市販の機械は、装飾品などの実用的な家庭用品を生産できるようになりました。実用的な例としては、実際に動く時計^[224]や、家庭用木工機械用に印刷された歯車などがあります。[ ^225]家庭用3Dプリントに関連するWebサイトには、背中のかき棒、コートフック、ドアノブなどが含まれる傾向がありました。^[226] 2017年の時点で、家庭用3Dプリントは、趣味人や愛好家を超えた消費者層に届き始めています。いくつかのプロジェクトや企業が、自宅のデスクトップで使用できる手頃な価格の3Dプリンターの開発に取り組んでいます。この作業の多くは、DIY /メーカー/愛好家/アーリーアダプターコミュニティによって推進され、対象とされており、学術コミュニティやハッカーコミュニティとのつながりもあります。

価格の低下と品質の向上により、2019年現在、^{[アップデート]}世界中で推定200万人が趣味で3Dプリンターを購入しています。^[227]

3D プリンティングは、特許、意匠権、著作権、商標など、多くの法的制度が適用される可能性のある特定の製造業において、何十年も前から存在しています。しかし、 3D プリンターが主流になり、個人または愛好家コミュニティが個人使用、非営利配布、または販売のためにアイテムの製造を開始した場合に、これらの法律がどのように適用されるかを示す判例はあまりありません。

上記の法制度のいずれにおいても、3D 印刷で使用されるデザインの配布や、印刷されたアイテムの配布または販売が禁止されている場合があります。知的財産権が有効な場合、これらの行為を許可するには、所有者に連絡してライセンスを申請する必要があります。ライセンスには条件と価格が伴う場合があります。ただし、多くの特許法、意匠法、著作権法には、知的財産権 (IP) で保護されている発明、デザイン、または芸術作品の「私的」または「非営利」使用に関する標準的な制限または例外が含まれています。この標準的な制限または例外により、このような私的、非営利的な使用は IP 権利の範囲外になる場合があります。

特許は、プロセス、機械、製造、物質の構成を含む発明をカバーし、国によって異なるが、一般的には出願日から20年という有限の有効期間がある。したがって、あるタイプのホイールが特許を取得している場合、そのようなホイールを印刷、使用、または販売することは特許の侵害となる可能性がある。^[228]

著作権は、有形の固定媒体での表現^[229]をカバーし、多くの場合、著作者の生存中およびその後の70年間存続します。^{[230]たとえば、彫刻家は彫像の著作権を保持しており、他の人は、著作権料を支払ったり、著作権の期限が切れるのを待ったり、}フェアユースの例外内で作業したりすることなく、同一または類似の彫像を印刷するためのデザインを合法的に配布することはできません。

米国の裁判所で問題となった際に、ある特徴が芸術的（著作権で保護される）価値と機能的（特許で保護される）価値の両方を備えている場合、裁判所は、その特徴が物品の機能的側面から切り離されない限り、その特徴は著作権で保護されないと判断することが多い。^[230]他の国では、法律と裁判所が異なるアプローチを適用する場合があり、例えば、無断複製の場合には、意匠法の下では非機能的特徴のみが主張できるが、技術的な特徴は有効な特許で保護されている場合にのみ主張できるという理解のもと、有用な装置のデザインを（全体として）工業デザインとして登録することを認めている。

米国国土安全保障省と合同地域情報センターは、「3D印刷機能の大幅な進歩、銃器部品用の無料のデジタル3D印刷ファイルの入手可能性、ファイル共有の規制の難しさにより、3D印刷された銃を入手または製造する資格のない銃を求める人々から公共の安全が脅かされる可能性がある」とし、「武器の3D印刷を禁止する法案は、その製造を抑止することはできるが、完全に防止することはできない。たとえこの行為が新しい法律で禁止されたとしても、これらの3D印刷ファイルのオンライン配布は、違法に取引される他の音楽、映画、ソフトウェアファイルと同様に管理が困難になるだろう」と述べたメモを発表した。^[231]

インターネットを介した銃の設計図の配布を制限しようとする試みは、DVDのリッピングを可能にしたDeCSSの広範な配布を阻止する試みの無益さに例えられてきた。^{[232] [233] [234] [235]}米国政府がDefense Distributedに設計図を削除させた後も、設計図はPirate Bayやその他のファイル共有サイトを介して広く入手可能であった。^[236]英国、ドイツ、スペイン、ブラジルからの設計図のダウンロードは多かった。^{[237] [238]}米国の議員の中には、3Dプリンターが銃の印刷に使用されないように規制を提案している者もいる。^{[239] [240] 3Dプリンティングの支持者は、そのような規制は無益であり、3Dプリンティング業界を麻痺させ、言論の自由の権利を侵害する可能性があると示唆しており、3Dプリンティングの初期の先駆者である}ホッド・リプソン教授は、代わりに火薬を規制できると示唆している。^{[241] [242] [243] [244] [245] [246]}

国際的には、銃規制は米国よりも一般的に厳しいが、代替銃器がそれほど簡単に入手できないため、影響はより強く感じられるかもしれないと一部の評論家は述べている。^[247]英国当局は、3Dプリント銃の製造は銃規制法の下では違法であると指摘している。^[248] ユーロポールは、犯罪者は他の武器源にアクセスできるが、技術が進歩するにつれて影響のリスクが高まると指摘した。^{[249] [250]}

米国では、FAAは積層造形技術の使用を希望すると予想しており、このプロセスを規制する最善の方法を検討してきた。^[251]すべての航空機部品はFAAの製造承認または他のFAA規制カテゴリの下で製造する必要があるため、FAAはそのような製造を管轄している。^[252] 2016年12月、FAAはGE LEAPエンジン用の3Dプリント燃料ノズルの製造を承認した。^[253]航空弁護士のジェイソン・ディクスタインは、積層造形は単なる製造方法であり、他の製造方法と同様に規制されるべきであると示唆している。^{[254] [255]}彼は、FAAの焦点は既存の規則を変更することではなく、コンプライアンスを説明するガイダンスに置くべきであり、既存の規制とガイダンスは企業が「品質保証の規制ニーズを適切に反映した堅牢な品質システムを開発する」ことを許可していると示唆している。^[254]

3Dプリントの健康と安全に関する懸念に関する研究は、3Dプリント機器の最近の普及により、新しく発展しつつある。2017年、欧州労働安全衛生機関は、 3Dプリントのプロセスと材料、この技術が労働安全衛生に及ぼす潜在的な影響、潜在的な危険を制御するための手段に関する議論文書を発表した。^[256]

騒音レベルはデシベル（dB）で測定され、家庭用プリンターでは15dBから75dBまで大きく異なります。^[257]フィラメントプリンターの主な騒音源はファン、モーター、ベアリングですが、樹脂プリンターでは通常ファンが騒音の大部分を占めています。^{[257]プリンターの騒音を抑える方法としては、}防振装置を取り付ける、直径の大きいファンを使用する、定期的なメンテナンスと潤滑を行う、防音エンクロージャーを使用するなどがあります。^[257]

付加製造は、今日のような初期段階から始まっており、製造企業は競争力を維持するために、あらゆる利用可能な技術を柔軟かつ常に改善し続けるユーザーである必要があります。付加製造の支持者はまた、この技術開発の弧がグローバリゼーションに対抗するものになると予測しています。エンドユーザーは、他の人や企業から製品を購入する貿易に従事するのではなく、自ら製造を行うようになるからです。^[16]しかし、新しい付加技術を商業生産に実際に統合することは、従来の減算的方法を完全に置き換えるというよりも、むしろそれを補完する問題です。^[258]

未来学者 ジェレミー・リフキン^[259]は、 3Dプリンティングは19世紀後半から製造業を支配してきた 生産ライン組立に続く第三次産業革命の始まりを告げるものであると主張した^{[260] 。}

1950年代以来、多くの作家や社会評論家が、商業的に手頃な価格の付加製造技術の出現によって生じる可能性のある社会的、文化的変化について、かなり深く推測してきました。^[261]近年、3Dプリンティングは人道的および開発分野に大きな影響を与えています。分散型製造を促進する可能性は、輸送、倉庫保管、廃棄物の必要性を減らすことで、サプライチェーンと物流のメリットをもたらしています。さらに、地域生産経済の創出を通じて、社会的および経済的発展が促進されています。^[164]

3Dプリンターが家庭にどんどん普及するにつれて、家庭と職場の従来の関係がさらに崩れるかもしれないと指摘する人もいる。^[262]同様に、企業が新しい物体のデザインを世界中に送信することが容易になるにつれて、高速貨物サービスの必要性も減るかもしれないとも言われている。^[263]最後に、特定の物体が今では簡単に複製できることを考えると、新しい技術が広く利用可能になったことで知的財産権を保護するために、現在の著作権法が変更されるかどうかはまだ分からない。

コモンズベースのピアプロダクションと3Dプリンティングやその他の低コスト製造技術の結合に注目する人もいる。 ^{[264] [265] [266]}永続的な成長システムという自己強化された幻想は、範囲の経済の発展によって克服でき、ここで社会は、生産構造全体をより持続可能でカスタマイズされた生産性のより高い水準に引き上げることに貢献する重要な役割を果たすことができる。^[264]さらに、生産手段の民主化、特に物理的なものに関する多くの問題、課題、脅威が発生することは事実である。^[264]たとえば、高度なナノマテリアルのリサイクル可能性はまだ疑問視されており、武器の製造はより容易になる可能性があります。偽造への影響は言うまでもなく^[267]、知的財産への影響も。^{[268]規模の経済が競争のダイナミクスであった産業パラダイムとは対照的に、}コモンズベースのピアプロダクション3Dプリンティングは範囲の経済を開発できると主張されるかもしれない。規模の経済は安価な世界規模の輸送手段に依存しているが、範囲の経済はインフラコスト（無形および有形の生産資源）を共有し、製造ツールの能力を活用する。^[264]そしてニール・ガーシェンフェルド^[269]の「世界の最も発展が遅れている地域のいくつかは、最も先進的な技術を必要としている」という言葉に従えば、コモンズベースのピアプロダクションと3Dプリンティングは、特定のニーズに応じてグローバルに考えながらもローカルに行動するために必要なツールを提供する可能性がある。

ラリー・サマーズ氏は、3D プリントやその他のテクノロジー (ロボット、人工知能など) が日常業務を行う人々にもたらす「壊滅的な影響」について書いています。同氏の見解では、「すでに、製造業で生産作業に従事する人よりも、障害保険に加入しているアメリカ人男性の方が多い。そして、人工知能を組み込んだ資本がホワイトカラーとブルーカラーの仕事を置き換える能力が今後数年間で急速に高まるため、特にスキルの低い人々にとって、傾向はすべて間違った方向に向かっている」とのことです。サマーズは、巨額の富を持つ者が所得税や相続税を「支払う」ことを可能にし、見返りに「大きな社会貢献」を要求せずに巨額の富を蓄積することをより困難にする「無数の仕掛け」（タックスヘイブン、銀行秘密、マネーロンダリング、規制裁定など）に対処するためのより積極的な協力的取り組みを推奨している。これには、独占禁止法のより厳格な執行、知的財産の「過剰な」保護の削減、労働者に利益をもたらし富の蓄積に関与する可能性のある利益分配制度のさらなる奨励、団体交渉協定の強化、企業統治の改善、金融活動への補助金を排除するための金融規制の強化、富裕層の不動産価値の上昇を引き起こす可能性のある土地利用制限の緩和、若者のより良い訓練と失業労働者の再訓練、エネルギー生産や輸送などのインフラ開発への公的および民間の投資の増大などが含まれる。^[270]

マイケル・スペンスは、「今、ますます複雑化するタスクで労働を代替する強力なデジタル技術の波が来ています。この労働代替と仲介排除のプロセスは、サービス部門でしばらく前から進行しています。ATM、オンラインバンキング、企業資源計画、顧客関係管理、モバイル決済システムなどを考えてみてください。この革命は、ロボットと3Dプリンティングが労働を代替している商品生産にまで広がっています。」と書いています。彼の見解では、デジタル技術のコストの大部分は、ハードウェアの設計（3Dプリンターなど）と、さらに重要なことに、機械がさまざまなタスクを実行できるようにするソフトウェアの作成に最初に発生します。「これが達成されると、ハードウェアの限界費用は比較的低く（規模が大きくなるにつれて低下します）、ソフトウェアを複製する限界費用は実質的にゼロになります。設計とテストの初期固定費用を償却する巨大な潜在的世界市場があるため、[デジタル技術に]投資するインセンティブは魅力的です。」^[271]

スペンス氏は、企業が世界中で十分に活用されていない貴重な労働力のプールを展開するきっかけとなった以前のデジタル技術とは異なり、現在のデジタル技術の波の原動力は「労働力の代替によるコスト削減」であると考えている。たとえば、3D 印刷技術のコストが下がるにつれて、生産が「極めて」ローカルでカスタマイズされたものになることは「容易に想像できる」。さらに、生産は、予想または予測された需要ではなく、実際の需要に応じて行われる可能性がある。スペンス氏は、労働力がいかに安価であっても、成長と雇用拡大にとってそれほど重要な資産ではなくなり、労働集約型のプロセス指向の製造は効率が悪くなり、先進国と発展途上国の両方で再ローカル化が見られるようになると考えている。彼の見解では、生産はなくなることはないが、労働集約性は低下し、すべての国が最終的にデジタル技術とその展開と拡大を支える人的資本を中心に成長モデルを再構築する必要がある。スペンスは、「私たちがこれから向かう世界では、最も強力なグローバルフローは商品、サービス、伝統的な資本ではなく、アイデアとデジタル資本となるだろう。これに適応するには、考え方、政策、投資（特に人的資本）、そしておそらく雇用と分配のモデルの変化が必要になるだろう」と書いている。^[271]

ナオミ・ウーは、中国の教室（暗記が標準）でデザインの原則と創造性を教えるために3Dプリントを使用していることを、この技術の最もエキサイティングな最近の進歩と見なし、より一般的には3Dプリントを次のデスクトップパブリッシング革命と見なしています。^[272]

積層造形の成長は、環境に大きな影響を与える可能性があります。たとえば、従来の製造方法では、大きな材料のブロックから部品を切り出しますが、積層造形は層ごとに製品を作成し、必要な部分のみを印刷するため、材料の無駄が大幅に減り、必要な原材料の製造におけるエネルギーの無駄も減ります。^[273]積層造形は、製品の構造上必要最低限​​のものだけを作るため、軽量化にも大きく貢献し、車両やその他の輸送手段のエネルギー消費と温室効果ガスの排出を削減できます。 ^[274]たとえば、積層造形を使用して作られた飛行機の部品に関するケーススタディでは、この部品を使用すると、製品の寿命全体にわたって関連するエネルギーと二酸化炭素排出量が63％削減されることがわかりました。^[275]さらに、積層造形の以前のライフサイクル評価では、3Dプリントによりローカルな生産が行われ、製品を最終目的地まで長距離輸送する必要がなくなるため、この技術を採用すると二酸化炭素排出量がさらに削減されると推定されています。^[276]

しかし、積層造形法の採用を継続すると、環境面でいくつかのマイナス面が伴います。積層造形法は、減算型製造プロセスからの廃棄物を最大90％削減しますが、積層造形プロセスでは、リサイクルできない材料（金属）粉末などの他の形態の廃棄物も発生します。積層造形法は、理論上の材料効率の潜在能力である97％にはまだ達していませんが、技術が生産性を向上させ続けるにつれて、それに近づく可能性があります。^[277]

高密度ポリエチレン(HDPE) ペレットを溶融する大型 FDM プリンターの中には、牛乳瓶の破片など、十分にきれいなリサイクル材料を受け入れるものもあります。さらに、これらのプリンターは、欠陥のあるビルドや失敗したプロトタイプ バージョンから出た細断された材料を使用できるため、プロジェクト全体の無駄や材料の取り扱いや保管を減らすことができます。このコンセプトは、RecycleBotで検討されています。

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