Toutes les technologies connues sont basées sur la découpe de l'objet virtuel 3D en lamelles 2D de très fine épaisseur. Ces fines lamelles sont déposées une à une en les fixant sur les précédentes, ce qui reconstitue l'objet réel.

Il existe différents types de technologies. On peut les séparer en deux types :

Trois axes sont utilisés pour fabriquer la pièce finale, souvent en translation selon les trois dimensions de l'espace.

Additive Manufacturing (AM) est défini par la norme ASTM comme le «processus d'assemblage de matériaux pour fabriquer des objets à partir des données du modèle 3D, le plus souvent couche après couche, par opposition aux méthodes de fabrication soustractive. Synonymes: fabrication additive, les procédés additifs, les techniques additives, la fabrication par couche additive, la fabrication des couches et fabrication de forme libre. »

Le terme additif décrit les technologies qui peuvent être utilisés n'importe où dans le cycle de vie du produit, de la pré-production (c'est-à-dire du prototypage rapide) à la production à pleine échelle (également connu sous le nom de fabrication rapide) et même pour les applications d'outillage ou de personnalisation de post-production.

Des exemples de technique d'AM sont le dépôt de filaments en fusion (fused deposition modeling) et le frittage par laser (laser sintering).

La résine liquide est solidifiée à l'aide d'un laser ultraviolet, en provoquant une photopolymérisation dans un environnement dont la teneur en oxygène est contrôlée. L'impression CLIP introduite par Carbon3D s'inspire d'un procédé additif bien connu de la stéréolithographie. Cette technique d'impression serait l'une des plus rapides, réduisant la durée d'impression à quelques minutes au lieu de quelques heures pour un objet de même taille.

Procédé similaire à la fusion laser (Selective Laser Melting), ce procédé utilise un faisceau d'électron, donnant des pièces de dimensions similaires mais avec quelques changements sur les propriétés de celles-ci.

Cette technique consiste à faire fondre un filament de matière synthétique (généralement du plastique type ABS ou PLA) à travers une buse (un extrudeur) chauffée à une température variant entre 160 et 400 °C (dans le cadre de la fusion de polymères). Un petit fil de plastique en fusion, d'un diamètre de l'ordre du dixième de millimètre (dans le cadre de la fusion de polymères), en sort. Ce fil est déposé en ligne et vient se coller par re-fusion sur ce qui a été déposé au préalable. Le Fused Deposition Modeling est une marque déposée par l'inventeur de la technologie de dépôt de filament en fusion, Stratasys.

Elle peut aussi désigner la technologie similaire pour fabriquer de très grandes pièces métalliques, par exemple la technologie de fabrication additive par faisceau d'électronsiaky.

Un film transparent recouvert d’une couche de résine photopolymère est placé devant le vidéo projecteur intégré à la machine, l’image de la coupe 2D projetée dessus va faire durcir la résine. Le plateau de production est remonté d’une épaisseur tandis que le film transparent fait un aller-retour dans la cartouche afin de recevoir une nouvelle couche de résine liquide, l’image de la coupe 2D suivante est projetée dessus et ainsi de suite. La pièce est ainsi reconstituée couche par couche.

Cette technique consiste à déposer une couche de résine (du plastique type acrylate ou polypropylène) liquide de la même manière qu'une imprimante à jet d'encre avec une épaisseur de 2/100 à 4/100 de mm.

En 2014, BMW France utilise le MJM pour une opération événementielle, en créant des voitures miniatures insolites.

Cette technique utilise en général une résine spéciale sensible au traitement par rayon laser. À la fin de chaque couche solidifiée, le laser continue à chauffer la résine qui durcit jusqu'à former l'objet complet.

C'est la technique la plus utilisée pour faire des pièces métalliques. Elle offre un bon compromis entre précision et dimensions. Son nom français est Fusion Laser.

L'emploi de Laser Beam Melting, Direct Metal Laser Sintering, désigne le même procédé.

Cette technique est similaire à la stéréolithographie, mais une poudre est utilisée (au lieu d'un photopolymère liquide). Un laser puissant solidifie localement la surface de poudre et l'agglomère aux couches précédentes par frittage. Une nouvelle couche de poudre est ensuite étalée et le processus recommence.

Pour la fabrication de pièces métalliques, il s'agit de l'ancêtre de la fusion laser.

En 2009, l'institut français d'art culinaire, l'école d'art culinaire de New York City ont travaillé sur l'élaboration de l'impression de nourriture, sur l'imprimante 3D libreFab@home.

En 2010, le projet Cornucopia du Massachusetts Institute of Technology travaille sur l'impression de nourriture et des entreprises (comme IKEA) travaillent sur ce concept.

En 2012, Choc Edge a proposé la Choc Creator Version 1, la première imprimante 3D à chocolat.

Il en existe d'autres.

Ces procédés utilisent 5 axes (les trois translations que l'on a en 3 axes plus 2 axes de rotation, souvent un horizontal et l'autre vertical). Cela leur permet de s'affranchir un peu plus de la problématique de supports que l'on rencontre sur certains procédés.

Ces procédés concernent la projection de poudre métallique fondue en général par un faisceau laser. Les 2 axes supplémentaires ne sont pas forcément courants, mais comme ce procédé est souvent utilisé pour faire du rechargement, les deux derniers axes permettent de s'adapter aux formes complexes.

Le dépôt de fil est également utilisé tout en profitant des 5 axes, notamment dans la fabrication métallique, mais aussi dans la fabrication de pièces polymères.

Des logiciels de dessin tridimensionnel et des outils, logiciels et applications de scannage 3D (ex Sprout) sont peu à peu développés pour faciliter la création directe du modèle et son importation vers l'imprimante 3D, y compris pour le grand public (ex : Sketchup ; Autodesk ; Tinkercad ; 3DTin), à l'aide de voxels ((Volumetric Picture Elements) ou « pixels 3D »).