雙光子3D打印系統(tǒng)使快速制作高精度物體成為可能

來(lái)源：激光制造網(wǎng)

據(jù)了解,，近日,，德國(guó)卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院開(kāi)發(fā)的新型雙光子系統(tǒng)可以產(chǎn)生厘米級(jí)的物體,，并帶有亞微米級(jí)的細(xì)節(jié),。在過(guò)去的10年中，3D打印已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路,，但是仍在發(fā)展中的一個(gè)領(lǐng)域是快速,，精確地打印微米級(jí)的對(duì)象。

為了推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展,，德國(guó)卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院（KIT）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新系統(tǒng),，他們說(shuō)該系統(tǒng)可以快速生產(chǎn)出具有亞微米級(jí)細(xì)節(jié)的高精度，厘米級(jí)物體,，其速度打破了目前的水平,。世界紀(jì)錄。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種用于雙光子打印的系統(tǒng),，其中激光束以計(jì)算機(jī)控制的方式通過(guò)液體光刻膠,。在此過(guò)程中，僅使位于激光焦點(diǎn)上的材料暴露并硬化,。

過(guò)去,，人們一直認(rèn)為這種打印速度很慢，因?yàn)樗�只掃描一個(gè)激光點(diǎn),，但是該團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)整工藝和技術(shù)設(shè)法消除了這個(gè)神話,，從事該項(xiàng)目的KIT研究人員Vincent Hahn告訴《設(shè)計(jì)新聞》。他告訴我們：“就每秒打印的體素而言,，與基于投影的方法相比,，雙光子打印也非常快,�,！笨�爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院（KIT）的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種精密3D打印機(jī)，該打印機(jī)也可以以驚人的速度工作,。用新系統(tǒng)打印的超材料由微米級(jí)的復(fù)雜3D晶格結(jié)構(gòu)組成,。

平行激光
通常，這種類型的打印可以使用單個(gè)激光光斑每秒打印數(shù)十萬(wàn)個(gè)體素,。盡管如此,，該速度仍比圖形噴墨打印機(jī)慢近一百倍，這阻礙了該技術(shù)的廣泛使用,。盡管一些科學(xué)家試圖“并行化”激光光斑過(guò)程,，以便它可以掃描多個(gè)光斑，以使該過(guò)程更快,，更高效,，但到目前為止，這些技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)降低了每秒的體素打印速度,，哈恩告訴我們,。

KIT團(tuán)隊(duì)與澳大利亞布里斯班的昆士蘭科技大學(xué)（QUT）的科學(xué)家合作,，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種新系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用特殊的光學(xué)器件將激光束分為九個(gè)分光束,，每個(gè)分光束都有一個(gè)焦點(diǎn),。

Hahn說(shuō)，由此產(chǎn)生的設(shè)置允許所有分束一起工作,，再加上其他技術(shù)改進(jìn),，對(duì)于這種類型的3D打印過(guò)程，分束可以比以往任何時(shí)候都更加精確,，快速地工作,。他解釋說(shuō)：“通過(guò)建立高度優(yōu)化的設(shè)置已經(jīng)解決了這一挑戰(zhàn)，該設(shè)置可以打印多個(gè)激光點(diǎn)并保持很高的激光掃描速度,�,！� “在構(gòu)建裝置時(shí)，在光路上不損失太多激光功率非常重要,�,！�

速度與精度
研究人員還可以對(duì)打印機(jī)中的激光掃描儀進(jìn)行水冷，并使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制,，以優(yōu)化其性能。他們說(shuō),，該團(tuán)隊(duì)?wèi){借其技術(shù)達(dá)到了約1000萬(wàn)像素每秒的3D打印速度,，其性能已與圖形噴墨打印機(jī)相提并論。研究人員發(fā)表了論文對(duì)他們?cè)陔s志工作先進(jìn)功能材料,。

為了不僅展示其技術(shù)的速度,，還展示其技術(shù)的可靠性，該團(tuán)隊(duì)打印了一個(gè)60立方毫米大小的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),，其細(xì)節(jié)可降至微米級(jí),。該對(duì)象包含超過(guò)3000億體素。研究人員計(jì)劃繼續(xù)他們的工作以改進(jìn)技術(shù),，以在激光打印過(guò)程中增加更多的焦點(diǎn),。