通过使用高能量的激光束再由3D模型数据控制来局部熔化金属基体，同时烧结固化粉末金属材料并自动地层层堆叠，以生成致密的几何形状的实体零件。这种零件制造工艺被称为“直接金属激光烧结技术（Direct Metal Laser-Sintering）”。

通过选用不同的烧结材料和调节工艺参数，可以生成性能差异变化很大的零件，从具有多孔性的透气钢，到耐腐蚀的不锈钢再到组织致密的模具钢。这种离散法制造技术甚至能够直接制造出非常复杂的零件，避免了采用铣削和放电加工，为设计提供了更宽的自由度。

早些年只有相对软的材料适用这种技术，而随着技术的不断进步，适用领域也扩展到了塑料、金属压铸和冲压等各种量产模具。应用这项技术的优点不仅是周期短，而且使模具设计师能够把心思集中在如何建构最佳的几何造型，而不用考虑加工的可行性上。结合CAD和CAE技术可以制造出任意冷却水路的模具结构。

DMLS是金属粉体成型，有同轴送粉和辊筒送粉两类。同轴送粉的技术适合制造分层厚度在1mm以上物件，大型的金属件，目前我国最大的工件居然是核电部件，在四川制造。一些航空部件西工和北理工开始产业化了。辊筒送粉的产品精细度高，适合制造小型部件，因为制造过程部件很容易热变形。制造空间超过电脑机箱大小都是很困难的。以上几类3D打印其实都是对应了材料的热曲线，需要材料配合，以金属粉体为例，既涉及到粉体粒径形貌又涉及到粒径搭配，还需要热处理使得马氏体和奥氏体之间结构转化。

目前很多大型金属3D打印机都是基于DMLS技术，代表如德国的EOS。