一.3D打印介绍
3D打印（3D Printing，三维打印）技术是快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）的一种，学术上又称增材制造。它的基本原理是以数字化模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过增加材料逐层打印的方式构造物体。3D打印技术不仅在汽车、航空航天、工业设计等工业生产领域得到了发展，而且在珠宝、教育和医疗等领域同样得到了推广。
3D 打印技术的起源可以追溯到 20 世纪 80 年代出现的快速成型技术（Rapid Prototy-ping）。该技术采用逐层累加式的加工原理，通过建模软件构造产品的三维模型，经 3D 打印设备进行产品的直接加工制造，从而可以评估产品的可成型性与成型质量，并对三维模型进行修改与再设计，提高了产品的开发效率和成型质量，降低了新产品的研发成本和新产品的研发失败率。
历史上的第一台商用3D打印机诞生于1986年，直到1991年美国麻省理工学院申报了关于三维打印的相关专利后，3D打印这项技术才被真正确定下来。
1992年，美国 DTM公司研发成功激光选区烧结设备，3D 打印技术进入金属产品的成型阶段。
2005年，由Z Corporation公司研发的世界首个高清晰彩色3D打印机成功问世。
2010 年，世界上第一辆完全依靠 3D 打印机成型的汽车 Urbee 诞生。
2011 年，全球首款 3D巧克力打印机由英国研究人员成功研制。
2012年，苏格兰科学家实现了利用人体细胞进行人造肝脏组织的打印。
2013年，3D打印技术被列入国家863计划中的核心关键技术。
2015年发布的《国家增材制造产业发展推进计划》中更是将3D打印提升到国家战略层面。国内高校和企业也对3D打印技术表现出了极大的热情，建立了许多3D打印实验室，很多技术与成果也陆续实现了产业化。
2019年1月14日，美国加州大学圣迭戈分校首次利用快速3D打印技术，制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架，成功帮助大鼠恢复了运动功能 。
2020年5月5日，中国首飞成功的长征五号B运载火箭上，搭载着“3D打印机”。这是中国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验 。
3D Systems和Stratasys这两家公司拥有较先进的打印设备和技术实力。其中，3D Sys-tems公司是全球3D打印领域的龙头企业，其公司生产的成型设备已经可以对120多种不同的材料进行打印。目前，世界上最先进的3D打印技术已经可以实现单层厚度为0.01mm的超精细分辨率（600dpi），并支持24位色彩的彩色打印。
2.与中国有关的——3D打印技术基础：STL
STL 文件格式的开发可以追溯到 1987 年。它是由 3D Systems 开发的，用于商业 3D 打印机。STL 文件格式的修订版，称为 STL 2.0，于 2009 年提出，并对文件格式进行了更新。
STL文件格式是由3D Systems公司于1988年制定的一个接口协议，它是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。STL文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个顶点的三维坐标及三角形面片的法矢量。
STL 文件格式已成为快速原型制造行业的事实标准数据传输格式，几乎如今所有的 CAD 系统都能够生成 STL 文件。
在 STL 模型广泛应用的快速成型制造技术领域，对 STL 模型数据均需要经过两方面内容的检验才能使用。检验包括STL模型的有效性和STL模型的封闭性。有效性是指模型是否存在裂隙、孤立边等几何缺陷，封闭性则要求所有STL三角形围成一个内外封闭的几何体。
STL格式文件在3D打印领域的应用非常广泛，它是连接3D建模软件和3D打印机之间的桥梁。用户可以使用3D建模软件创建出各种复杂的三维模型，然后将其保存为STL格式文件，再通过3D打印控制软件将STL格式文件转换为3D打印机可以识别的切片数据，最后由3D打印机根据切片数据逐层打印出实体模型。
梅敬成博士毕业于法国国立工艺学院（机械工程），曾先后就职于法国马特拉资讯、达索系统、think3等世界知名CAD软件公司，参与Euclid、CATIA、ThinkDesign、OpenCASCADE等产品和内核的研发，在复杂曲面造型、实体造型、参数化设计等领域有着深入研究和造诣。
2011年，华天软件启动独立自主内核CAD的研发；2013年，华天软件基于航天高端制造需求研发出一款三维模型轻量化浏览器SView；2016年起，华天软件开始基于云架构的CAD研发，并于2019年成立全资子公司华云三维科技有限公司专注云架构CAD的研发和推广；2021年，华天软件成功推出国内首款基于云架构的三维CAD平台CrownCAD。
法国的公司Plastic Omnium和摩纳哥的公司MECAPLAST，梅敬成博士早年在法国工作时的客户。梅博士1993年就尝试用Bezier曲面变形处理Plastic Omnium公司汽车内垫热成型后的回弹问题；1990年博士毕业后的第一项工作就是给MECAPLAST刚刚购买的3D Systems公司的3D打印机(世界上第一台光固化3D打印机SLA250)编写了一个高效的CAD->STL接口，产品后来获得了巨大的成功，成为3D Systems公司输出CAD模型、尤其是CATIA模型的标配接口，被欧洲汽车公司如标志、奔驰、宝马广泛采用。
国内媒体采访：
梅敬成：近些年3D打印为人们所熟知，我1990年毕业后的第一份工作，就是给3D打印机做一个接口，当时是世界上最大的3D打印公司，3D Systems，他们出的第一批机子，非常早，当时法国可能也就是那么几台，因为它是要分元，当然这些都非常专业，因为我做博士的时候做过相关领域，所以使得我能够比较好比较快的做出一个高效的从CAD模型到3D打印所需要的STL文件的之间的一个接口，所以这项工作获得了非常大的成功，当年宝马奔驰在欧洲用的关于3D打印的接口就是当年我开发的，而且3D打印厂商他们最后用的接口就是我写的，所以这项工作的话还是非常的成功，也非常有意义。这些是属于CAD的一些应用，然后我更多的是走向了算法和我们几何造型的核心领域，就是CAD的核心领域。所以我当年参与开发了，目前也是世界上唯一的一个开源的几何建模内核，我们把它叫做OpenCasCade 的内核的研发，同时也做了非常多的曲面造型和实体造型功能，还有参数化的设计，也就是后来，我大部分的职业生涯都是在我们核心软件CAD方面的研发，包括它的底层的几何引擎和上层的应用开发，以及我们的参数化的设计等等。
3D打印技术基础：STL 开拓者：梅敬成博士
高效STL接口意义：
（1）在当年（20世纪90年代）“曲面建模、没有拓扑”的状况下，如何输出一个“水密封”的STL文件。
（2）需要做的就是先进行“曲面缝合”，这个功能现在各大CAD软件都有了，但是梅博士是1990年就开始研发，推出了一个市场上可用和认可的STL输出接口。1995年将这个功能放到了Cas.Cade里面，现在大家查开源OpenCasCade，可以看到Sewing这个功能，就梅博士开发的。
三.免费三维造型软件
3D 打印以数字模型文件为基础，因此3D 模型的获取是打印的基础与前提。除了从共享网站上下载模型外，读者还可以利用三维软件设计需要的模型。3D 模型设计具体分为参数化与 CG 两种方式。参数化设计主要用于将严格标有尺寸的图像进行三维化。常见CAD 建模软件有UG、FreeCAD、CrownCAD、Solidworks、CATIA等。CG则指对素描等手绘图案进行立体化设计，常用的CG设计软件有Blender、3D Max、Maya、Rhino等。
3.1 开源FreeCAD
FreeCAD 是一个基于 OpenCASCADE 的开源 CAD/CAE 工具。OpenCASCADE 是一套开源的 CAD/CAM/CAE 几何模型核心，源自法国 Matra Datavision 公司，是著名的 CAD 软件 EUCLID 的开发平台，该核心版权现在归属于 OpenCASCADE Technology 公司。
FreeCAD是一种通用的3D CAD建模。发展是完全开源（GPL的LGPL许可证）。FreeCAD直接的目的是在机械工程和产品设计，也适合在更广泛的用途，如建筑或其他工程专业，工程制图等。
FreeCAD具有类似CATIA，SolidWorks或Solid Edge的工具，因此也将提供CAX（CAD，CAM，CAE），PLM等功能。这将是一个基于参数化建模功能与模块化的软件架构，这使得它易于无需修改核心系统提供额外的功能。
FreeCAD是什么？它就是加了皮肤,搬运开源约束求救器的OpenCASCADE，OCC自己的约束求解器很难用的。FreeCAD，使用PlanGCS进行二维草图约束求解
这么说吧，FreeCAD是台组装车，虽然配备了经典的V8发动机，还有最新的涡轮增压技术，但其余部件都是东拼西凑来的，契合度不会太好，开肯定能开，别谈什么舒适度，你想不发钱谈什么驾乘体验，上大牌吧。它只是一群懂“车”业务外的作品而已。
目前国内已经有不少国产数据库厂家，但不少是基于开源的OCC代码进行开发，自身缺乏自主演进和发展的能力，也不具备对所有代码完全，深入的理解能力。
Open CASCADE（简称OCC）是一个开源的几何建模引擎。基于该建模引擎开发了多种CAD/CAE/CAM程序，如国外的FreeCAD和HeeksCAD，国内的AnyCAD等。Open CASCADE（简称OCC）是开源社区中基于BREP框架的比较成熟的建模引擎，可以满足2D和3D实体曲面建模。越来越多的国内研究和使用的OCC单元可以分为三个建模、可视化和数据管理（OCAF）模块。建模是主要组成部分；渲染组件基于 OpenGL，与其他 OpenGL 3D 渲染框架（如 Coin3d、OpenInventor、Ogre3d、OSG、VTK等），功能简单，显示效果比较差，GPU硬件加速无法充分发挥；OCAF 使用树方法来操作数据更难使用，效率更低，并且不适合自定义扩展。因此，不建议使用 OCC 可视化和数据管理组件。
三维行业软件，就是个小王国，必须有自己的一套玩法。
Freecad 虽然开源免费，但不是每个人都喜欢它。当然，掌握它需要时间。
Freecad20多年了，还是一样的不好用，有点XX。。
开源，一般都是玩弄规则和代码的东西。瘸腿战神。一时英雄。技术迷信。我有能力，何必开源。没能力，开源有何用。
3.2标准版免费CrownCAD
CrownCAD标准版免费这一项，都可以降低给个人及小企业很多费用,这就是对用户的诚意。我就佩服华天这一点，做事情规范，还挺狠，有魄力。企业虽然很难，但该免费的地方人家还是免费。以一己之力或者一个团队之力挑战整个行业，这种人值得尊重，金山求伯君/雷军，龙芯中科胡伟武及其团队，华科陈立平团队以及华天梅敬成团队等算是这种情况，算是我们常说的孤胆英雄。
四：杂谈
CAD/CAM软件，应该升级为cax软件。以面向工业应用为主方向的工具集成平台。
3D打印未来是个很大的制造门类，也是航天技术发展的关键技术，需做好心理准备。
很多打印技术，都是机器自带的。3d打印目前对华天云而言，要么储备技术，期待未来技术革新，打下基础。要么通过3D打印，普及自己的软件影响力。
3d打印技术，涉及航天制造机床制造医学发展还有物理学升级等等。太多了。目前华天云对于3d打印，是个关键组合。未来华天云就是中华民族科技发展的一个重要子平台子系统。
我也认为，目前华天云站在时代的分水岭，是机遇更是挑战。怎么做好技术传承和理论储备，也提上日程了。因为确实没有参考目标。华天云已经进入自我发展自我摸索阶段。无法从国内外同行，取得关键性比照。这是一个压力。从CAD/CAM走向CAX，是个巨大挑战。我相信，这个项目，激光打印技术企业，3d打印企业，三维测量仪器厂家，各大院校，包括华为，和众多的机床硬件制造链条，都在关注。这是历史的呼唤，也是时代的必然。这一步，可能再进一步，也可能如临深渊。
就看能不能拿出一整套国家级的规划书！有没有足够超前的远瞻性，有没有足够的专业性建议，有没有足够的统筹兼顾能力和预期！这可是大兵团作战目标。
我们应该在更宏观的层面上，考虑工业软件存在的形式和发展的路径。我们不能错过一些优秀的小软件被国外收购。即便收购，那也得中方也出一份力。很多优秀的小软件，还未上市，就被欧美技术情报部门获取了。
有的领域，需要通用性。有的领域需要专业性。有的领域需要持续性。有的领域需要快速变更能力。这对整个CAD内核和约束求解器的要求，非常高，也更具体。还要获得国家标准的参与权，还要夯实自身的参与能力，才能起到战略合作目的。这是一个大计划。绝非普通的商业行为。
国内人才储备以及强大的制造业，市场需求大，那就开干。不过备好多个方案，以应变不同时期的后续变化。错过了，就损失了。只要能力足够，就上。不过要做好专业性规划。还要与华为做好平台沟通，获取华为的组织管理能力。做好打持久战打硬仗的准备。
因为我们已经到了蒲公英散籽的阶段了，时代变革的时候了。这是一次重要的行业探索，也是一次工业软件和工业制造真正意义上的国产化实践。
