增材制造涵蓋一系列技術，其原理也各有不同。雖然最常見的工藝，例如FDM和SLA，在業(yè)內已非常成熟，但其他一些更具體的技術也值得關注。3D層壓打印就是一個例子，它是一種獨特的快速成型工藝，結合了增材制造和減材制造步驟。這種特殊性使其成為3D打印領域一項獨一無二的技術。

這種方法的起源可以追溯到1991年，當時Helisys公司開發(fā)了一種制造層壓物體的工藝。該工藝需要將多層材料層疊，熔合在一起，然后使用數(shù)字引導激光沿著精確的輪廓進行切割。2003年，Conor MacCormack和Fintan MacCormack兄弟重新詮釋了這種方法，他們使用普通紙張和噴墨打印機逐層打印設計圖案。然后用鎢刀片刮掉多余的紙張，展現(xiàn)最終的形狀。想要了解這項鮮為人知的技術，請查看我們的完整指南！

前Helisys LOM-2030快速成型機，建于1997年（圖片來源：KJ Auktion）

MacCormack兄弟通過Mcor Technologies公司將其創(chuàng)新成果商業(yè)化，最終將其變?yōu)楝F(xiàn)實。他們進一步開發(fā)了CMYK彩色印刷技術，創(chuàng)造出色彩鮮艷的物品，非常適合視覺原型設計或廣告宣傳。這項技術催生了選擇性沉積層壓(SDL)技術。該技術要求先將每張紙進行彩色打印，然后使用選擇性粘合技術進行組裝，最后進行精確切割。粘合劑僅涂抹在與模板對應的區(qū)域，從而有助于消除浪費并最終塑造最終的物品。但這項技術是如何隨著時間推移而演變的？如今它又在哪些領域得到應用？

層壓3D打印如何工作？

與大多數(shù)僅通過分層構建物體的3D打印技術不同，層壓制造采用混合方法。如前所述，該工藝依賴于激光切割，逐層雕刻分層材料最終形狀。因此，它結合了增材制造和減材制造步驟。

增材制造階段的第一步是使用粘合劑將各片材料逐一粘合在一起，形成致密的塊體。塊體成型后，激光切割——該工藝的減材環(huán)節(jié)——便會介入，精準雕刻材料上的每一個輪廓和細節(jié)。這種精準度確保了每一層的形狀與上下兩層的形狀完美契合，從而確保了整體的最佳結合力。這兩種方法的獨特結合，能夠打造出具有復雜幾何形狀和清晰輪廓的實體物體。

該工藝包括使用激光切割逐層粘合和切割材料片（圖片來源：Manufacturing Guide Sweden AB）。

層壓制造以其廣泛的用途而著稱，尤其得益于它能夠加工各種材料：紙張、金屬、塑料，甚至復合材料。紙張仍然是最常用的材料，因為經過層壓后，其性能與木材相似。紙張還可以用硬化樹脂加固，以增加其硬度。其他材料，例如金屬或塑料，也適用于這項技術，盡管它們需要進行特定的調整，有時還會存在技術限制。

層壓技術非常適合快速制作各種形狀和尺寸的物體原型，以及制作建筑模型或全彩營銷材料。其易于使用且易于融入辦公環(huán)境，對于希望內部開發(fā)原型的公司來說，是一個極具吸引力的解決方案。

通過層壓3D打印制成的物體（圖片來源：MKS Technologies Pvt Ltd）

優(yōu)點和局限性

與任何技術一樣，層壓技術既有優(yōu)勢，也有局限性。由于使用了紙張或塑料片等廉價材料，層壓技術的優(yōu)勢之一在于其成本效益。該技術還因其能夠生產大型物件而脫穎而出，尤其適合制造原型或大型模型。由于層間結合牢固，最終制成的部件具有良好的結構完整性。此外，該工藝減少了對復雜支撐結構的需求，從而減少了額外材料的消耗和后處理工序。最后，它還能使物件可見部分的表面更加光滑，減少手動修飾或精加工的需要。

然而，它也存在一定的局限性。它仍然局限于有限數(shù)量的材料——主要是紙張、塑料和某些復合材料——這使得它不適用于對機械性能或熱性能要求高的應用。此外，生產速度相對較慢，尤其是對于復雜的幾何形狀，這對短期項目來說是一個障礙。該工藝本身也會產生視覺缺陷，例如可見的層壓線或接縫，影響物體的最終美觀度。與其他更先進的3D打印方法相比，這限制了該技術所能達到的細節(jié)和精度水平。最后，切割材料會產生大量廢料，這些廢料有時難以回收，從而引發(fā)環(huán)境影響問題。

簡而言之，層壓增材制造在3D打印領域占據(jù)著舉足輕重的地位。由于其獨特的增材和減材工藝組合、低成本以及使用紙張等易得材料，它成為快速成型和某些建模應用的理想解決方案。隨著技術的發(fā)展，諸如超聲波固結（一種低溫金屬3D打印技術）等相關方法或許能夠進一步提升現(xiàn)代制造能力，并拓展其應用范圍。

編譯整理：3dnatives