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  對於快速成型技術的研究始於1970年代,但是直到1980年代末才逐漸出現了成熟的製造裝置。美國3M公司的Alan J.Herbert(1982年)、日本名古屋市工業研究所的小玉秀男(1980年)、美國UVP公司的Charles W. Hull(1984年)、日本大阪工業技術研究所的丸谷洋二(1984年),各自獨立地提出了快速成型的技術設想,實現的材料和方式有差異,但均以多層疊加並固化來產生實體。在1986年,Charles W. Hull在美國獲得了光固化立體造型裝置(SLA)的專利,標誌著快速成型技術即開始進入實用階段,在設計領域及汽車工業上有廣泛應用。

  儘管快速成型有多種不同工藝技術,但基本原理都和3D列印相同,即將一定厚度的材料反覆列印在平臺上,迴圈往復,直到生成整個成型件。按照不同的實現工藝,材料可以是紙張、塑料、金屬、陶瓷等各種材料。一個淺顯的事例為,儘管紙張看似是二維的,但是由於具有一定厚度,將紙張一層層疊加起來,就能組成三維實體。

  首先利用三維造型軟體建立三維實體造型,再將設計出的實體造型通過快速成型裝置的處理軟體進行離散與分層,然後將處理過的資料輸入裝置進行製造,最後還需要進行一定的後處理以得到最終的成品。

  目前已有十餘種不同方法,如光固化立體造型(SLA)、層片疊加製造(LOM)、選擇性鐳射燒結(SLS)、熔融沉積造型(FDM)、掩模固化法(SGC)、三維印刷法(3DP)、噴粒法(BPM)等。其中SLA是使用最早和最廣泛的技術,約佔全部快速成型裝置的70%左右。

  自1984年的第一臺快速成形裝置即採用了光固化立體造型的工藝,現在的快速成型裝置中,以SLA的研究最為深入,運用也最為廣泛。  該技術以光敏樹脂的聚合反應為基礎。在計算機控制下的紫外鐳射,沿著零件各分層截面輪廓,對液態樹脂進行逐點掃描,使被掃描的樹脂薄層產生聚合反應,由點逐漸形成線,最終形成零件的一個薄層的固化截面,而未被掃描到的樹脂保持原來的液態。當一層固化完畢,升降工作臺移動一個層片厚度的距離,在上一層已經固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態樹脂,用以進行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上,如此迴圈往復,直到整個零件原型製造完畢。  這種方法的特點是有較高的精度和較好的表面質量,能製造形狀特別複雜(如空心零件)和特別精細(如工藝品、首飾等)的零件。

  層片疊加製造工藝是將單面塗有熱溶膠(在被加熱狀態下可產生粘性)的箔材(紙、陶瓷箔、金屬箔等)通過熱輥加熱粘接在一起,位於上方的鐳射器按照CAD分層模型所獲資料,用鐳射束將箔材切割成所制零件的內外輪廓,然後新的一層箔材再疊加在上面,通過熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起,鐳射束再次切割,在每一層進行切割和粘合的過程,直至整個零件模型製作完成。

  這種工藝也是以鐳射器為能量源,通過紅外鐳射束使塑料、蠟、陶瓷、金屬或其複合物的粉末均勻地燒結在加工平面上。在工作臺上均勻鋪上一層很薄(亞毫米級)的粉未作為原料,鐳射束在計算機的控制下,通過掃描器以一定的速度和能量密度按分層面的二維資料掃描。經過鐳射束掃描後,相應位置的粉末就燒結成一定厚度的實體片層,未掃描的地方仍然保持鬆散的粉末狀。這一層掃描完畢,隨後需要對下一層進行掃描。先根據物體截層厚度而升降工作臺,鋪粉滾筒再次將粉末鋪平,可以開始新一層的掃描。如此反覆,直至掃描完所有層面。去掉多餘粉末,並經過打磨、烘乾等適當的後處理,即可獲得零件。目前應用此工藝時,以蠟粉末及塑料粉末作為原料較多,而用金屬粉或陶瓷粉進行粘接或燒結的工藝尚未獲得實用。

  1993年美國Stratasys公司開發出了第一臺基於熔融沉積造型的裝置。將CAD模型分為一層層極薄的截面,生成控制FDM噴嘴移動軌跡的二維幾何資訊。FDM加熱頭把熱熔性材料(ABS樹脂、尼龍、蠟等)加熱到臨界狀態,呈現半流體性質,在計算機控制下,沿CAD確定的二維幾何資訊運動軌跡,噴頭將半流動狀態的材料擠壓出來,凝固形成輪廓形狀的薄層。當一層完畢後,通過垂直升降系統降下新形成層,進行固化。這樣層層堆積粘結,自下而上形成一個零件的三維實體。  FDM工藝的關鍵是保持材料的半流動性。這些材料並沒有固定的熔點,需要精確控制其溫度。

  三維印刷工藝,也稱為三維列印。1989年,美國麻省理工學院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美國申請了三維印刷技術的專利,之後Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty又多次對該技術進行完善,形成了今天的三維印刷快速成型工藝。 通過這個工藝,在每一層粘結完畢後,成型缸下降一個距離(等於層厚),供粉缸上升一段高度,推出多餘粉末,並被鋪粉輥推到成型缸,鋪平並被壓實。噴頭在計算機控制下,按照下一個截面的二維幾何資訊進行運動,有選擇地噴射粘結劑,最終構成層面。原理和印表機非常相似,即為三維列印這一名稱的由來。鋪粉輥鋪粉時多餘的粉末被粉末收集裝置收集。如此周而復始地送粉、鋪粉和噴射粘結劑,最終完成一個三維粉體的粘結,從而生產製品。 3DP工藝與SLS工藝都是將粉末材料選擇性地粘結成為一個整體。其最大的不同之處在於3DP工藝不用將粉末材料熔融,而是通過噴嘴本身會噴出粘合劑,將這些材料粘合在一起。

  材料的不同,是不同快速成型工藝間最大的區別之一。材料工藝過程間有很強的聯絡。對於LOM工藝,其所選擇的材料應該是在一定條件下能夠互相展合的薄層材料,比如說塗有熱熔膠的紙、陶瓷、塑料等。而SLS所選材料的範圍非常廣泛,材料基本只要滿足能在鐳射作用下進行粘結的條件,這種材料的粉末就可作為原料。常用原料高分子粉末(具有熱塑性)、鑄造用蠟末粉、金屬粉末\以及表面塗有熱熔膠的陶瓷粉末等。3DP適用的材料和SLS基本相同。SLA選擇的材料和其它工藝都有所不同,大部分工藝的材料均只有物理變化,而SLA則需要化學反應,因此SLA需要選擇對鐳射有較快的吸收和響應速度,以此來保證固化速度。同時為了保證成本的質量,也有固化時收縮小等要求。

  美國在自動成型技術的研究和使用上處於領先地位,一些著名的高校如麻省理工學院、得克薩斯大學從政府和企業獲得了大量經費用以研究,諸多企業也紛紛將裝置投入商用。此外,日本、德國、英國等國的高校和企業也在不斷研究新的成型技術。現已有2500多套快速成型機分佈在世界各地的不同領域,其中尤其廣泛應用於汽車工業。 快速成型技術的主要應用可分為:
快速成型或快速成形(英語:Rapid prototyping,RP)是一種快速生成模型或者零件的製造技術。在計算機控制與管理下,依靠已有的CAD資料,採用材料精確堆積的方式,即由點堆積成面,由面堆積成三維,最終生成實體。依靠此技術可以生成非常複雜的實體,而且成型的過程中無需模具的輔助。