序言三

從農耕時代、工業時代到知識互聯網時代，材料與創新設計關係在不斷演變。正如路甬祥院士所指出，創新設計由1.0版到2.0版，又到了3.0版。如今，個性化和定製化的需求被大大激發，設計已經深入到產品結構的各個層次，包括材料本身。而通過設計材料，創造功能材料、綠色可再生環境友好材料和生物仿生材料等都極具市場潛力。設計和材料隨著人類需求的不斷創新，兩者協同促進，推動時代的進步和工業技術的變革。

3D打印時代的到來，讓材料創新設計與產品創意設計緊密結合，傳統加工製造工藝將可能被取代，實現了產品快速一次成型。對產品材質的特殊要求遠遠超越了工業製造時代，從某種角度來說，作為新興產業形態，未來3D打印產業的技術核心和市場競爭，將重點體現在新材料的研發和使用。

3D打印在學術界又被稱為增材製造。從材質上可以將3D打印產業分為塑料打印、金屬打印、碳材打印、陶瓷打印和生物打印等。美國無疑在3D打印領域處於世界領先地位，其在塑料打印和金屬打印基礎上，目前已經試驗成功，實現了生物打印，比如打印皮膚、打印軟組織、打印骨骼、打印器官和神經元。雖然生物打印目前尚處於實驗室階段，但器官打印和神經元打印已經在技術上實現了實質性的突破。在航空航天方麵，3D打印更是突破了傳統加工製造工藝的瓶頸，為航空航天器提供更為安全、性能更為優良的器件。最近，又用碳纖維打印了轎車。3D打印在打印實現過程中重力影響至關重要，在地球上的生產過程中必須考慮重力的因素，這一點影響了打印產品立體設計。鑒於此，美國於2014年9月將人類第一台3D打印機帶入太空，進行完全失重條件下的3D打印過程試驗，這一試驗也是一次曆史性的突破。

3D打印技術對材料的要求越來越高，無論是走進百姓生活的塑料打印、金屬打印還是尖端航空航天科技以及醫療難題的突破，對新材料的需求將會發生井噴。新材料的研發肩負重要的人類發展使命，任重而道遠。

為適應3D打印的需要，必須堅持以綠色化、智能化、個性化為原則，材料的創新設計方向應以良好的使用性能、較低的資源和能源消耗、可再生或可循環利用為主；同時，還要具有自我診斷、針對外部環境變化自我調節、自我修複的功能；針對具體使用者，表現出視覺質感、觸覺質感，並以富有生命力和情感文化的方式予以呈現。

目前3D打印產業已逐步由社會熱議期轉入實質性的產業競爭階段，社會各界迫切需要雅俗共賞的專業著作。李旭鴻博士等專家精心研究的這部新作，深入淺出，縱觀全局，既具有國際大視野，也密切接觸中國地氣，考察科學，論證嚴謹，戰略和政策建議有可操作性，無疑會對中國3D打印產業的深入發展發揮重要的推動作用。

3D打印革命是人類科技創新的集大成，不僅會改變傳統的生產製造工藝，還會因技術的革命而帶來人類生產方式的轉變，利用互聯網將會實現全民“萬眾創新”，每個人即是消費者又是生產者，進一步也將會改變社會生產關係。

3D打印即將開啟一個新的曆史時代。

薛群基：中國工程院院士，材料化學專家。