در مقایسه با فرآیند تولید مواد معادل و فرآیند تولید کاهشی، پرینت سه بعدی دارای مزایای بسیاری است و بسیاری از مقالات تجزیه و تحلیل و تفصیل دقیق را انجام داده اند. نویسنده معتقد است که در مقایسه با فرآیندهای تولید سنتی، چاپ سه بعدی دارای سه مزیت اصلی زیر است:
1. فضای طراحی نامحدود است. برای اقلام با ساختارهای هندسی پیچیده (مانند اقلامی با ساختارهای توپولوژیکی بسیار پیچیده یا ساختارهای حفره ای در داخل)، فرآیندهای تولید سنتی را نمی توان پردازش کرد و اقلام باید به طور جداگانه تجزیه و پردازش شوند و سپس مونتاژ شوند. پرینت سه بعدی اشیاء را لایه به لایه به مناطق دو بعدی تجزیه می کند، بنابراین در پردازش اشیاء پیچیده دلخواه مشکلی وجود ندارد و دقت پردازش تنها به کوچکترین ذرات ماده ای بستگی دارد که چاپگر می تواند خروجی بگیرد. این بزرگترین مزیتی است که پرینت سه بعدی برای ما به ارمغان می آورد و به طراحان اجازه می دهد تا اشکال هندسی پیچیده را با فضای طراحی نامحدود طراحی کنند. این مزیت است که تعداد زیادی از مسائل قابل حل در طراحی و بهینه سازی هندسی را به ما می دهد که بعداً به تفصیل توضیح داده خواهد شد.
2. تولید با مهارت صفر. تجهیزات فرآیند تولید سنتی بسیار زیاد و گران هستند و برای کار کردن به مهارت بالایی نیاز دارند. چاپگرهای سه بعدی (مانند چاپگرهای سه بعدی FDM) کوچک و ارزان هستند و برخی از آنها قبلاً وارد خانه شده اند که استفاده از آنها ساده و راحت است. در مقایسه با قالب های گران قیمت، پرینت سه بعدی فقط به یک فایل دیجیتالی برای تشکیل نیاز دارد. بنابراین، از طریق چاپ سه بعدی، طراحی شخصی و سفارشی سازی محصولات به راحتی قابل تحقق است که زمان توسعه محصولات را تا حد زیادی کوتاه می کند. این مزیت به ما پژوهشگران غیرمکانیکی داده است که می توانند تحقیقات مرتبطی را در مورد هندسه، ساختار، مواد و غیره انجام دهند، که تا حد زیادی باعث تعمیق و گسترش موضوعات تحقیقاتی مرتبط در تولید می شود.
3. ترکیب نامحدود مواد. چاپگر سه بعدی چند جت می تواند چندین ماده را به صورت ترکیبی چاپ کند. از طریق چیدمان و ترکیب مواد، اقلام چاپ شده دارای خواص فیزیکی و مکانیکی متفاوتی از یک ماده واحد هستند. بنابراین از طریق ترکیب مواد مختلف می توان «مواد جدید» با خواص متفاوت تولید کرد. این مزیت استفاده از کنترل توزیع مواد را برای کنترل ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و ساختاری محصول به منظور تولید انواع کالا و افزایش انعطاف پذیری محصول در اختیار ما قرار می دهد.
به طور خلاصه، سه مزیت ارزشمند فناوری چاپ سه بعدی تسریع روند توسعه محصول، ارائه محصولات شخصی و سفارشی شده و افزایش انعطاف پذیری تولید است. از منظر فرآیند قالب گیری، چاپ سه بعدی روش قالب گیری سنتی را شکسته است. نیازی به ساخت قالب و پردازش مکانیکی از قبل ندارد. از طریق ترکیب سیستمهای سختافزاری نمونهسازی سریع خودکار و مدلهای نرمافزار CAD، میتوان محصولات مختلفی با اشکال پیچیده تولید کرد که باعث میشود چرخه طراحی و تولید محصول تا حد زیادی کوتاه شود و هزینه تولید بسیار کاهش یابد.
البته، به عنوان یک فرآیند قالبگیری جوان، چاپ سه بعدی هنوز دارای کاستیهای زیادی است، مانند زمان قالبگیری کند، دقت کم، انواع کمی از مواد و ناتوانی در تولید انبوه. در این مرحله، استفاده واقعی از پرینت سه بعدی هنوز به دسته نمونه سازی سریع تعلق دارد، یعنی ارائه نمونه های اولیه محصول به شرکت ها قبل از تولید محصولات رسمی، که در صنعت به آن نمونه اولیه نیز می گویند. بنابراین، فرآیند قالب گیری پرینت سه بعدی در حال حاضر به عنوان یک روش مکمل برای فرآیند تولید سنتی وجود دارد، و تبدیل شدن به تکنولوژی تولید جریان اصلی زمان می برد. با این حال، باید باور کنیم که تلاش انسان برای فناوری نامحدود است. با پیشرفت مداوم تحقیق و توسعه تجهیزات چاپ سه بعدی و مواد چاپی، فناوری چاپ سه بعدی بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
از منظری دیگر، فناوری چاپ سه بعدی امکان تولید از کارخانهها تا خانوادهها را فراهم کرده است، تعداد زیادی از طراحان (یعنی سازندگان) را تولید میکند و امکانات طراحی خلاقانه نامحدودی را الهام میبخشد.
فناوری چاپ سه بعدی در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 ظاهر شد (که به عنوان فناوری نمونه سازی سریع نیز شناخته می شود) و کمتر از 30 سال از آن می گذرد. اصل کار بسیار ساده است: یک فایل مدل دیجیتال سه بعدی را به عنوان ورودی بگیرید، از پودر فلز یا پلاستیک و سایر مواد قابل اتصال برای ساختن یک شی با چاپ لایه به لایه استفاده کنید.
از نظر بصری، چاپگرهای معمولی تصاویر دو بعدی یا فایلهای دیجیتال گرافیکی را از طریق جوهر بر روی کاغذ تولید میکنند. پرینترهای سه بعدی مواد اولیه واقعی (مثل فلزات، سرامیک، پلاستیک، ماسه و ...) را به صورت یک لایه نازک (فیزیکی قسمت بالایی دارای ضخامت مشخصی است) تولید می کنند و سپس لایه به لایه تکرار می شود و در نهایت به صورت فیزیکی در می آید. جسم در فضا بنابراین، زمانی که پرینت سه بعدی یک لایه مشخص را خروجی می دهد، فرآیند مشابه چاپ جوهرافشان است. این مانند ساختن یک خانه است که توسط آجر انباشته شده است، در حالی که اشیاء چاپ سه بعدی توسط مواد خام یک به یک انباشته می شوند.
از آنجایی که پرینت سه بعدی با چیدن مواد لایه به لایه انجام می شود، به آن فرآیند تولید افزودنی نیز می گویند. پرینت سه بعدی یک راز نیست. در مقایسه با فرآیند تولید مواد هزارهای معادل و فرآیند تولید کاهشی صد ساله، پرینت سه بعدی فقط یک فرآیند تولید جدید با سابقه کمتر از 30 سال است.