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3D打印的設計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的3D模型“分區”成逐層的截面，即切片，從而指導3D打印機逐層打印。
設計軟件和3D打印機之間協作的標準文件格式是stl文件格式。一個stl文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的3D文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。
打印過程中，3D打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
傳統的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品，而3D打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。
一個桌面級3D打印機就可以滿足設計者或概念開發小組制造模型的需要。要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的3D打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技術可以同時使用多種3D打印材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。
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