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3D打印技术产业不断拓展出新的3D打印技术路线和实现方法。根据所用材料及生成层片方式分类，总体可大致归纳为挤出成型、粒状粉末物料成型、光聚合成型三大技术类型，每种类型又包括一种或多种技术路线。
挤出成型主要的代表为熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）技术。由于这个英文名字已经被Stratasys公司注册为商标，因此为了避免法律问题，这种工艺又被RepRap（一个著名的开源3D打印机）项目人叫作FFF（Fused Filament Fabrication）。
粒状粉末物料主要分为两类：一类是通过激光或电子束有选择地在颗粒层中熔化打印材料，而未熔化的材料则作为物体的支撑，无须其他支撑材料。这种技术类型主要包括，3D Systems公司的sPro系列的3D打印机采用的选择性激光烧结技术（SLS），德国EOS公司采用的可打印合金材质的直接金属激光烧结技术（DMLS），瑞典ARCAM公司采用的通过高真空环境下电子束将熔化金属粉末层层叠加的电子束熔炼（EBM）积层制造技术。
另一类是3D打印机采用的喷头式粉末成型打印技术。该技术允许打印全色彩原型和弹性部件，可将蜡状物、热固性树脂和塑料混入粉末中一起打印，增加其强度。
光聚合成型其实现途径较多，立体光刻成型（SLA和DLP）技术具有成型过程自动化程度高、制作模型表面质量好和尺寸精度高等特点，但由于液态光敏聚合物的特性，要求SLA和DLP设备的工作环境较为苛刻。