序言三

从农耕时代、工业时代到知识互联网时代，材料与创新设计关系在不断演变。正如路甬祥院士所指出，创新设计由1.0版到2.0版，又到了3.0版。如今，个性化和定制化的需求被大大激发，设计已经深入到产品结构的各个层次，包括材料本身。而通过设计材料，创造功能材料、绿色可再生环境友好材料和生物仿生材料等都极具市场潜力。设计和材料随着人类需求的不断创新，两者协同促进，推动时代的进步和工业技术的变革。

3D打印时代的到来，让材料创新设计与产品创意设计紧密结合，传统加工制造工艺将可能被取代，实现了产品快速一次成型。对产品材质的特殊要求远远超越了工业制造时代，从某种角度来说，作为新兴产业形态，未来3D打印产业的技术核心和市场竞争，将重点体现在新材料的研发和使用。

3D打印在学术界又被称为增材制造。从材质上可以将3D打印产业分为塑料打印、金属打印、碳材打印、陶瓷打印和生物打印等。美国无疑在3D打印领域处于世界领先地位，其在塑料打印和金属打印基础上，目前已经试验成功，实现了生物打印，比如打印皮肤、打印软组织、打印骨骼、打印器官和神经元。虽然生物打印目前尚处于实验室阶段，但器官打印和神经元打印已经在技术上实现了实质性的突破。在航空航天方面，3D打印更是突破了传统加工制造工艺的瓶颈，为航空航天器提供更为安全、性能更为优良的器件。最近，又用碳纤维打印了轿车。3D打印在打印实现过程中重力影响至关重要，在地球上的生产过程中必须考虑重力的因素，这一点影响了打印产品立体设计。鉴于此，美国于2014年9月将人类第一台3D打印机带入太空，进行完全失重条件下的3D打印过程试验，这一试验也是一次历史性的突破。

3D打印技术对材料的要求越来越高，无论是走进百姓生活的塑料打印、金属打印还是尖端航空航天科技以及医疗难题的突破，对新材料的需求将会发生井喷。新材料的研发肩负重要的人类发展使命，任重而道远。

为适应3D打印的需要，必须坚持以绿色化、智能化、个性化为原则，材料的创新设计方向应以良好的使用性能、较低的资源和能源消耗、可再生或可循环利用为主；同时，还要具有自我诊断、针对外部环境变化自我调节、自我修复的功能；针对具体使用者，表现出视觉质感、触觉质感，并以富有生命力和情感文化的方式予以呈现。

目前3D打印产业已逐步由社会热议期转入实质性的产业竞争阶段，社会各界迫切需要雅俗共赏的专业著作。李旭鸿博士等专家精心研究的这部新作，深入浅出，纵观全局，既具有国际大视野，也密切接触中国地气，考察科学，论证严谨，战略和政策建议有可操作性，无疑会对中国3D打印产业的深入发展发挥重要的推动作用。

3D打印革命是人类科技创新的集大成，不仅会改变传统的生产制造工艺，还会因技术的革命而带来人类生产方式的转变，利用互联网将会实现全民“万众创新”，每个人即是消费者又是生产者，进一步也将会改变社会生产关系。

3D打印即将开启一个新的历史时代。

薛群基：中国工程院院士，材料化学专家。