深度解讀：全息光固化3D打印技術(shù)，3束激光同時曝光3個維度,，深圳摩方科學(xué)家參與

3D打印正在獲得越來越多的認(rèn)可,。但我們必須承認(rèn)，這種新型制造技術(shù)的速度還有待提高,，因為對于大一些的物體,，它可能需要好幾個小時才能打印完成。不過或許很快,，這個痛點就會消失,，因為美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究小組已經(jīng)找到了新方法，將3D打印的速度提高了數(shù)百倍之多,。中國深圳一個叫摩方的企業(yè)的科學(xué)家也參與了這項技術(shù),。

▲動畫原理，其中綠色是激光束,，白色是樹脂槽,，黑色是反射鏡。三束激光交匯的地方就會生成打印目標(biāo)的全息圖像

  

▲實際打印過程,，可以看到全息圖是一個立方格

  

▲整個打印過程耗時不到10秒,，完成后將樹脂吸出即可

  

▲其它打印樣品

這種方法涉及激光全息投影，簡單來說就是用3束激光從XYZ方向同時照射光敏樹脂,，在其中生成物體的全息圖,，從而讓樹脂直接在空間中實現(xiàn)固化，完成打印,。由于不是傳統(tǒng)的分層打印再堆積方式,，這種新方法速度極快，短短10秒就能打印出一個物體,。

LLNL的Maxim Shusteff博士認(rèn)為,，這種新方法可以大幅改善現(xiàn)有的3D打印技術(shù)，因為它不會產(chǎn)生分層造成的缺陷,，例如鋸齒形或階梯狀表面,。 “雖然用這種方法打印出的物體表面還不夠光滑，但我們已經(jīng)突破了解決這個問題的概念性障礙,。另外我相信,，這并不會讓現(xiàn)有的3D打印方法過時，反而會成為讓它們變得更加強(qiáng)大的新工具,�,！�

“我們正在演示一項新技術(shù),，能在幾秒鐘內(nèi)瞬間生成3D對象。它不是星際迷航中的復(fù)制機(jī),，但據(jù)我所知是迄今為止能將設(shè)計從數(shù)字世界帶到現(xiàn)實中的最快方法,，”參與研發(fā)的麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系副教授方絢萊表示，“整個過程就如同工程制圖的反面,。 在工程制圖中,，我們會以頂視圖，正視圖和側(cè)視圖來展示3D模型,。 在這項新技術(shù)中,，我們會從樹脂槽的三個面發(fā)送物體3個試圖的影像，讓它們在樹脂中重疊,。 而這部分的樹脂就會凝固,，瞬間形成我們需要的形狀�,！�

值得一提的是，方絢萊教授還是中國深圳的3D打印公司摩方材料的首席科學(xué)家,。摩方材料以微納米3D打印聞名,，突破了超高精度&大幅面微觀3D打印的世界性技術(shù)難題，是國內(nèi)目前唯一可以實現(xiàn)大尺寸微納尺度3D打印的公司,。在2017年10月20日上海舉辦的第二屆SAMA國際論壇上,，南極熊就看到了他們3D打印的微納尺度模型。

而實際上,，在如此小的尺寸范圍內(nèi),，仍然保持了埃菲爾鐵塔的模型細(xì)節(jié)，這在摩方材料誕生之前是不可想象的,，因為常規(guī)的FDM,、SLA、DLP,、SLS,、SLM等技術(shù)工藝均無法實現(xiàn)。

2017年8月18日,，深圳摩方材料完成6000萬元A輪融資,，深創(chuàng)投領(lǐng)投。此前,，摩方材料已在2016年6月獲得來自松禾資本,、移盟資本、光之華基金的2700萬元天使輪融資,。

埃菲爾鐵塔只是摩方技術(shù)水平的一種體現(xiàn),，而實際上他們已經(jīng)使用PμLSE（面投影微立體光刻）技術(shù)制造了更多不同應(yīng)用的產(chǎn)品,。

△上圖為基于PμSLE（面投影微立體光刻）技術(shù)制作的微納3D打印生物反應(yīng)器，該器件可通過控制微毛細(xì)血管的密度促進(jìn)酵母細(xì)胞的生長,。該研究成果來源于論文《3D microfabricated bioreactor with capillaries》,，由夏春光博士與方絢萊教授在2009年共同發(fā)表于BMMD。

△微小的人體血管模型

△血管支架,，由復(fù)雜的網(wǎng)格組成,，網(wǎng)格線的粗細(xì)在97微米-185微米，如此復(fù)雜的3D打印血管支架目前只有美國頂級高校和摩方的設(shè)備可以做,，該血管支架可以使用摩方推出的精度為10微米,、型號為P140的打印設(shè)備直接完成。

△精密接插件,，在接插件中間有0.3mm外徑,，壁厚25微米的孔，傳統(tǒng)工藝完全無法制造,。目前精密接插件在精密電子行業(yè)（手機(jī),、筆記本、精密儀器等）用途非常廣泛,，也被稱作連接器,。

另一個非常重要的突破是摩方材料通過3D打印的技術(shù)制造出了光學(xué)透鏡，2017年9月2日,，摩方材料宣布與北京同仁醫(yī)院－國家眼科診斷與治療設(shè)備工程技術(shù)研究中心簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,，共同創(chuàng)立“國家眼科工程中心-摩方-光學(xué)鏡片微納3D打印技術(shù)聯(lián)合實驗室”，致力于微納尺度3D打印光學(xué)鏡片的開發(fā)和應(yīng)用,，以求填補(bǔ)我國眼科治療設(shè)備研發(fā)與制造的技術(shù)空白,，共同攻克該領(lǐng)域的科研難題。

制造出這些令人驚艷的產(chǎn)品的就是摩方材料自主研發(fā)的PμSL(面投影微立體光刻)技術(shù)3D打印機(jī) nanoArchTM-P110（2微米,，單材料系統(tǒng)）,、nanoArchTM-P120（500納米，多材料系統(tǒng)）,、nanoArchTM-P140（10微米精度）,。

隨著這項3D打印技術(shù)在中國落地，必將為國內(nèi)的精密加工,、復(fù)雜光學(xué)鏡片,、微流控制件、高溫陶瓷,、4D打印,、人造生物組織工程、航空航天等領(lǐng)域帶來新的全新的解決方案。舉一個具體一點的例子：未來某一天當(dāng)你需要佩戴一副272度的眼鏡時,，你不再需要糾結(jié)選擇250度還是300度的鏡片,，因為摩方材料可以為你3D打印定制272度的鏡片。

如果你對摩方材料的微納3D打印技術(shù)感興趣,，或者想找摩方材料合作,，請聯(lián)系南極熊微信：xiong3dp

編譯自 Digital Trends

這技術(shù)厲害了,，要是這個能做好就沒carbon 什么事了,，這里面有個問題想請教下,，固化的物體怎么保持懸浮在液體中不下沉的,？