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3D打印技术最早称为快速成型技术或快速原型制造技术，是在现代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上发展起来的一种先进制造技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等提供了一种高效低成本的实现手段。
不同种类的快速成型系统因所用成型材料不同，成型原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加”，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成型系统就像是一台“立体打印机”。3D打印工作原理是首先将物体的数据进行逐层切片，再构建每一层切片，一层一层地进行打印；打印过程中，逐层将对象打印出来，层与层之间用不同方式进行粘合，最后逐层叠加形成完整物体。
从广义上说，3D打印的完整流程主要包括五个步骤：
1）3D模型生成：利用三维计算机辅助设计（CAD）或建模软件进行建模，或通过激光扫描仪、结构光扫描仪等三维扫描设备来获取生成3D模型的数据，不同模型生成方法所得到的3D模型数据格式也会不同，有的格式可能是扫描所获得的点云数据，有的格式可能是建模生成的NURBS曲面信息等。
2）数据格式转换：STL格式为目前3D打印业内所应用的标准数据文件类型，需要将上述所得到的3D模型转化为STL格式文件。STL文件不同于其他一些基于特征的实体模型，它是一种将CAD实体数据模型进行三角化处理后的数据文件，是用许多空间三角形小平面逼近原始CAD实体模型。
3）切片计算：通过CAD技术对三角网格格式的3D模型进行数字“切片”，将其切为一片片的薄层，每层对应着将来3D打印的物理薄层。
4）打印路径规划：通过切片得到的每个虚拟薄层都反映着最终打印物体的一个横截面，在以后3D打印过程中，打印机需要进行类似光栅扫描式填满内部轮廓，所以，具体的打印路径需要规划出来，并对其进行合理的优化。
5）逐层打印制造：根据上述切片及切片路径信息，3D打印机打印出每一个薄层并逐层叠加，直到最终打印完成整个物体模型。
图1-1所示为3D打印技术的原理示意图（以选择性激光烧结技术SLS为例）。
图1-1 3D打印技术的原理示意图
与传统制造技术相比，3D打印具有以下技术特点：
1）成本与产品的复杂度和多样化无关。采用传统制造技术，往往产品形状越复杂，需要的加工工序越多，制造成本也越高。而3D打印技术采用材料逐渐累加的方法来制造实体产品，这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上即可快速而精密地制造出任意复杂形状的产品，因此3D打印的制造成本与产品复杂度无直接关系。
2）适合制造个性化、定制化产品。模具等传统制造方式的优势是同质化产品的批量制造，缺点是难以满足人们的个性化、定制化产品需求。3D打印技术的出现大大降低了定制化制造门槛，具有任意复杂结构的产品都能够用3D打印技术直接制造出来，从而使产品的个性化、定制化设计与生产成为可能。
3）3D打印技术大大降低了对制造人员的技能要求。对于传统制造技术，制造人员需掌握一定的制造技能后才能够上岗操作，而3D打印技术并不需要过多的人工干预，设备操作简便，大大降低了对制造人员的技能要求。