Ahhoz, hogy megértsük a jelenlegi ipari trendeket és a 3D nyomtatás valódi szerepét a gyártásban, vissza kell nyúlnunk a hagyományos gyártástechnológiákhoz, ugyanis a mai innovációk gyökerei a klasszikus megmunkálásban keresendők. A 3D nyomtatás értelmezése csak akkor válik teljessé, ha megértjük, milyen problémákra, korlátokra és gazdasági kihívásokra reagál.
A modern ipari termelés alapját hosszú időn keresztül az anyageltávolításon alapuló, azaz a szubtraktív gyártási technológiák jelentették. Az esztergálás, marás, fúrás és egyéb forgácsolási műveletek lényege, hogy egy tömbszerű alapanyagból a felesleges részek eltávolításával jön létre a kívánt geometria.
A 20. század második felében ezt a folyamatot forradalmasította a számítógépvezérelt megmunkálás, a CNC (Computer Numerical Control). A CNC gépek lehetővé tették, hogy a szerszám pályáját digitális modell alapján, nagy pontossággal és ismételhetőséggel irányítsák. Ezzel a gyártás egyszerre vált precízebbé és automatizáltabbá.
A CNC megmunkálás gazdaságossága azonban erősen függ a gyártási volumen és a termékkomplexitás arányától. Különösen alacsony darabszám, ugyanakkor magas variabilitás és összetettség esetén a beállási idők, a programozás és az egyedi szerszámozás arányaiban jelentős költségtényezővé válhatnak. Saját tapasztalatom is ezt támasztja alá: olyan gyártási környezetben dolgozom, ahol a termék high mix, low volume (széles választék, alacsony mennyiség) jellegű. Emellé a modellgeometria még bonyolult is. Ilyen esetekben minden egyes új alkatrész külön mérnöki és gyártástechnológiai figyelmet igényel.
A szubtraktív technológia precizitása vitathatatlan, de a rugalmasság és az átállási költségek kérdése ilyenkor különösen hangsúlyossá válik.
Ebből a kontextusból érthető meg igazán, miért jelentett paradigmaváltást az additív gyártás megjelenése. Az 1980-as években kifejlesztett első 3D nyomtatási eljárások kezdetben gyors prototípusgyártásra szolgáltak. A cél az volt, hogy a tervezők a digitális modellből rövid idő alatt fizikai mintadarabot készíthessenek, anélkül hogy szerszámot vagy öntőformát kellene gyártani. Bár az ipari alkalmazás kezdetben korlátozott maradt, a technológia fejlődése és a költségek csökkenése fokozatosan új területeket nyitott meg. A 2000-es és különösen a 2010-es években azonban a technológia fejlődése és a szabadalmak lejárása szélesebb körben is elérhetővé tette a 3D nyomtatást.
Az additív gyártás alapja minden esetben egy digitális 3D modell, amelyet CAD szoftverben hoznak létre. Ezt a modellt a gyártás előtt rétegekre bontják, azaz felszeletelik, majd a gép az így kapott adatok alapján építi fel a modellt. Lépésről lépésre, rétegről rétegre. A legelterjedtebb eljárások közé tartozik az olvasztott szálhúzásos (FDM) technológia, ahol egy hőre lágyuló műanyag szálat extrudálnak; a fotopolimerizációs eljárások (SLA, DLP), ahol folyékony gyantát UV-fénnyel keményítenek; valamint a porágyas technológiák (például SLS), amelyek lézerrel olvasztják össze a műanyag- vagy fémpor szemcséit.