3D层压打印技术：增材与减材融合的快速成型工艺介绍

    增材制造领域包含多种工艺，其技术原理存在显著差异。尽管熔融沉积建模（FDM）和光固化成型（SLA）等主流技术已高度成熟，但某些特色工艺仍值得深入探讨。3D层压打印便是典型代表，其独特性源于增材制造与减材制造的复合应用，在3D打印技术体系中形成差异化路径。

    技术起源与商业化进程

    该工艺的历史可追溯至1991年，Helisys公司首次开发出层压物体制造技术。其核心流程为：将多层材料叠合粘接，通过激光沿预设轮廓切割，最终形成三维结构。2003年，ConorMacCormack与FintanMacCormack兄弟对该方法进行创新性改良，采用普通纸张结合喷墨打印技术，逐层构建彩色图案，再利用钨制刀片剔除多余材料以呈现最终形态。

    MacCormack兄弟通过创立McorTechnologies公司实现技术商业化，并进一步开发出CMYK四色印刷工艺，使制品具备高饱和度色彩表现，特别适用于视觉原型制作与广告展示。这一创新催生了选择性沉积层压（SDL）技术：每张纸张先经彩色打印，再通过区域选择性粘合组装，最终经精密切割成型。粘合剂仅涂布于设计区域，显著减少材料浪费。那么，这项技术历经三十余年发展，当前应用场景与技术边界如何？

    工艺原理与操作流程

    相较于传统3D打印的纯增材模式，层压制造采用混合工艺路线。其增材环节通过粘合剂将分层材料逐片粘接，形成致密块体；随后进入减材环节，由激光沿三维模型轮廓进行精准切割，雕刻出各层细节。这种增材-减材协同机制确保了层间形状的精确契合，最终构建出具备复杂几何特征与清晰边缘的实体部件。

    材料适应性与应用场景

    层压打印技术的核心优势之一在于材料兼容性，可处理纸张、金属、塑料及复合材料等多类基材。其中，纸张因层压后具备类木材特性而成为最常用材料，通过硬化树脂浸渍还可进一步提升刚度。其他材料如金属或塑料虽需特定工艺适配，但已拓展了技术应用的材料边界。

    该技术特别适用于快速原型制作、建筑模型构建及全彩营销物料生产。其设备操作简便且易于集成至办公环境，成为企业内部原型开发的理想选择。

    技术优势与现存局限

    优势层面：

    经济性突出：采用纸张、塑料片等低成本材料，显著降低制造成本。

    大尺寸制程能力：支持大型部件生产，尤其适合原型验证与展示模型。

    结构稳定性优异：层间强结合力确保制品机械完整性。

    支撑结构简化：减少额外支撑材料消耗与后处理工序。

    表面质量优化：自动实现部件可见面光滑处理，降低人工修整需求。

    局限方面：

    材料限制：当前主要适配纸张、塑料及特定复合材料，难以满足高机械性能或热性能要求。

    效率瓶颈：复杂几何结构打印耗时较长，制约短期项目应用。

    表面缺陷：层间接缝可能影响外观，精细度与先进3D打印工艺存在差距。

    废料处理挑战：切割过程产生大量边角料，回收难度较高，引发环境考量。

    技术演进与未来方向

    层压增材制造凭借其独特的工艺组合、低成本优势及易得材料体系，在快速成型与特定建模领域占据不可替代的地位。随着技术迭代，如超声波固结（一种低温金属3D打印工艺）等衍生技术的出现，有望进一步提升现代制造能力，拓展其在高端制造领域的应用边界。这项融合传统材料与数字制造的技术，正持续为工业设计与原型开发提供创新解决方案。