关于层压3D打印

魔猴君  科技前沿   388天前

增材制造涵盖一系列技术，其原理也各有不同。虽然最常见的工艺，例如FDM和SLA，在业内已非常成熟，但其他一些更具体的技术也值得关注。3D层压打印就是一个例子，它是一种独特的快速成型工艺，结合了增材制造和减材制造步骤。这种特殊性使其成为3D打印领域一项独一无二的技术。

这种方法的起源可以追溯到1991年，当时Helisys公司开发了一种制造层压物体的工艺。该工艺需要将多层材料层叠，熔合在一起，然后使用数字引导激光沿着精确的轮廓进行切割。2003年，Conor MacCormack和Fintan MacCormack兄弟重新诠释了这种方法，他们使用普通纸张和喷墨打印机逐层打印设计图案。然后用钨刀片刮掉多余的纸张，展现最终的形状。想要了解这项鲜为人知的技术，请查看我们的完整指南！

前Helisys LOM-2030快速成型机，建于1997年（图片来源：KJ Auktion）

MacCormack兄弟通过Mcor Technologies公司将其创新成果商业化，最终将其变为现实。他们进一步开发了CMYK彩色印刷技术，创造出色彩鲜艳的物品，非常适合视觉原型设计或广告宣传。这项技术催生了选择性沉积层压(SDL)技术。该技术要求先将每张纸进行彩色打印，然后使用选择性粘合技术进行组装，最后进行精确切割。粘合剂仅涂抹在与模板对应的区域，从而有助于消除浪费并最终塑造最终的物品。但这项技术是如何随着时间推移而演变的？如今它又在哪些领域得到应用？

层压3D打印如何工作？

与大多数仅通过分层构建物体的3D打印技术不同，层压制造采用混合方法。如前所述，该工艺依赖于激光切割，逐层雕刻分层材料最终形状。因此，它结合了增材制造和减材制造步骤。

增材制造阶段的第一步是使用粘合剂将各片材料逐一粘合在一起，形成致密的块体。块体成型后，激光切割——该工艺的减材环节——便会介入，精准雕刻材料上的每一个轮廓和细节。这种精准度确保了每一层的形状与上下两层的形状完美契合，从而确保了整体的最佳结合力。这两种方法的独特结合，能够打造出具有复杂几何形状和清晰轮廓的实体物体。

该工艺包括使用激光切割逐层粘合和切割材料片（图片来源：Manufacturing Guide Sweden AB）。

层压制造以其广泛的用途而著称，尤其得益于它能够加工各种材料：纸张、金属、塑料，甚至复合材料。纸张仍然是最常用的材料，因为经过层压后，其性能与木材相似。纸张还可以用硬化树脂加固，以增加其硬度。其他材料，例如金属或塑料，也适用于这项技术，尽管它们需要进行特定的调整，有时还会存在技术限制。

层压技术非常适合快速制作各种形状和尺寸的物体原型，以及制作建筑模型或全彩营销材料。其易于使用且易于融入办公环境，对于希望内部开发原型的公司来说，是一个极具吸引力的解决方案。

通过层压3D打印制成的物体（图片来源：MKS Technologies Pvt Ltd）

优点和局限性

与任何技术一样，层压技术既有优势，也有局限性。由于使用了纸张或塑料片等廉价材料，层压技术的优势之一在于其成本效益。该技术还因其能够生产大型物件而脱颖而出，尤其适合制造原型或大型模型。由于层间结合牢固，最终制成的部件具有良好的结构完整性。此外，该工艺减少了对复杂支撑结构的需求，从而减少了额外材料的消耗和后处理工序。最后，它还能使物件可见部分的表面更加光滑，减少手动修饰或精加工的需要。

然而，它也存在一定的局限性。它仍然局限于有限数量的材料——主要是纸张、塑料和某些复合材料——这使得它不适用于对机械性能或热性能要求高的应用。此外，生产速度相对较慢，尤其是对于复杂的几何形状，这对短期项目来说是一个障碍。该工艺本身也会产生视觉缺陷，例如可见的层压线或接缝，影响物体的最终美观度。与其他更先进的3D打印方法相比，这限制了该技术所能达到的细节和精度水平。最后，切割材料会产生大量废料，这些废料有时难以回收，从而引发环境影响问题。

简而言之，层压增材制造在3D打印领域占据着举足轻重的地位。由于其独特的增材和减材工艺组合、低成本以及使用纸张等易得材料，它成为快速成型和某些建模应用的理想解决方案。随着技术的发展，诸如超声波固结（一种低温金属3D打印技术）等相关方法或许能够进一步提升现代制造能力，并拓展其应用范围。

编译整理：3dnatives