La stampa 3D è stampare in 3 dimensioni: lunghezza, larghezza e altezza. Questo procedimento crea oggetti con il principio opposto alla scultura o alle tradizionali macchine da taglio e a controllo numerico perché si lavora per addizione e non per sottrazione di materiale; con la stampa 3D non si inizia a lavorare da un blocco di materia prima, non si incide e non si producono truccioli o schegge di lavorazione; la materia prima che viene usata si presenta sotto forma di filamenti, granuli o allo stato liquido e si aggiungono sottili strati di materiale fino al raggiungimento del prodotto finito.

Un filamento costituito da materie termoplastiche, quali ABS, PLA, Nylon o similari, viene spinto e fuso in un ugello riscaldato; il materiale sciolto viene depositato su di un piano creando un tracciato e strato su strato forma l'oggetto.

Lo strato minimo stampabile con questa tecnica si aggira sui 100 micron (0,1 mm).

A seconda del tipo di luce impiegata per solidificare selettivamente il materiale, un fotopolimero allo stato liquido contenuto in una vasca,

si parla di SLA, che generalmente utilizza una sorgente laser, o di DLP, che impiega proiettori per polimerizzare (solidificare) uno strato dopo l'altro fino a comporre l'oggetto completo con una qualità di lavorazione al centesimo di millimetro.

Il metodo SLS solidifica le polveri plastiche o ceramiche con un laser e con lo stesso principio il sistema DMLS fonde polveri di metallo.

Polveri di gesso, amidi e resine sono stampati col sistema PP che non usa un laser ma una testina inkJet con la possibilità di miscelare del colore al legante, creando oggetti con colori reali.

Questi sistemi che utilizzano le polveri, permettono di realizzare facilmente oggetti dalle forme complesse, infatti la polvere non amalgamata o fusa, fa da supporto al modello stesso.

Per poter stampare un oggetto in 3D è necessario disporre di un modello tridimensionale; catturare cose o persone è possibile con appositi scanner a contatto, al laser, a luce strutturata o anche con la macchina fotografica.

La serie di dati raccolti viene elaborata da software che ricostruiscono il modello tridimensionale sotto forma di mesh.

Un sistema a luce strutturata utilizza per il suo funzionamento la proiezione di un pattern, generalmente un disegno che forma delle righe parallele, luce ed ombra, direttamente sulla superficie dell'oggetto. La deformazione visiva della superficie viene acquisita tramite una telecamera e sfruttata per il calcolo delle coordinate tridimensionali.

Questo procedimento con cui è possibile ricostruire la forma dell'oggetto colpito è detto triangolazione.

Quello della fotogrammetria è un sistema abbastanza semplice ed economico che permette di acquisire forme a basso dettaglio.

Si utilizzano delle fotografie del soggetto prese da varie angolature (sul soggetto potrebbero essere posti dei marcatori per accentuare i punti di riferimento salienti), e con un apposito software ci si occupa poi di ricostruire la versione tridimensionale, dalla nebbia di punti alla ricostruzione mesh.

Oggetti tridimensionali realizzati al computer possono avere caratteristiche molto differenti tra loro, mesh, nurbs e metaball sono solo alcune delle tipologie di elaborazione sulle quali si basano i programmi per la costruzione dei modelli;

oltre ai file proprietari di ogni software, ci sono i cosidetti file di scambio. Nella stampa 3D vengono generalmente usati i file STL, OBJ e anche SLC pur non essendo quest'ultimo un vero file 3D.

Una mesh poligonale, anche detta maglia poligonale, è composta da diversi elementi: vertici, spigoli, facce e poligoni. Un vertice è una posizione nello spazio e ha informazioni relative al colore, al vettore normale e alle coordinate della texture. Uno spigolo è una connessione tra due vertici. Una faccia è un insieme di punti nello spazio racchiuso tra gli spigoli. Un poligono è un insieme di facce. La faccia con meno spigoli che è possibile ottenere è di forma triangolare e anche le superfici curve sono rappresentate da diverse facce che lasciano piccolissime sfaccettature.

Le superfici NURBS sono superfici matematiche perfettamente smussate e prive della caratteristica sfaccettatura delle superfici poligonali; è possibile definire accuratamente geometrie 2D e 3D quali linee, archi e superfici e sono facilmente modificabili e controllabili attraverso pochi punti di controllo chiamati CV (Contrai Vertices).

Le metaball sono un particolare tipo di primitive utilizzate per realizzare modelli organici, di design o simulazioni di liquidi. Sono delle entità di tipo volumetrico, hanno un nucleo centrale che viene visualizzato come superficie implicita e un campo di forza o di "influenza" esterno. Quando due metaball vengono accostate reagiscono fra di loro attraverso il campo di forza esterno che le attrae (se è positivo) e ne determina la fusione, o le respinge (se è negativo), e provoca una sottrazione di volume.

Realizzato il modello sotto forma di superficie implicita, è poi possibile convertirlo in una mesh definendone la densità finale.

Completato il progetto, il file viene esportato generalmente in un formato STL, OBJ o anche SLC, in funzione della stampante che abbiamo a disposizione, per poi "affettarlo" e generare il "codice macchina" necessario per passare le informazioni del modello alla stampante.

I software più facilmente reperibili per questa operazione sono CURA, SL1C3R, REPETIER HOST ma ce ne sono anche di proprietari realizzati dalle case madri stesse delle stampanti.