比Carbon快5-10倍,，支持多色打印，斯坦福iCLIP 3D打印技術(shù)登上《Science》子刊封面

2022年9月29日,，南極熊獲悉,，斯坦福大學(xué)一項3D打印技術(shù)登上學(xué)術(shù)期刊《Science Advances》的封面，他們將這項新技術(shù)命名為iCLIP,，本質(zhì)上是對Carbon公司連續(xù)液體界面生產(chǎn)(CLIP)技術(shù)的改進(jìn),。可以做到比目前市場上最快的高分辨率樹脂3D打印機(jī)快5-10倍,，并且能夠使用多種樹脂進(jìn)行多種顏色的打印,。

△《Science Advances》雜志封面介紹最新的iCLIP 3D打印技術(shù)

△iCLIP技術(shù)的深度講解，英文版視頻

那么iCLIP技術(shù)的原理究竟是怎樣的呢,？我們首先要來回顧一下Carbon的CLIP技術(shù)。

CLIP技術(shù)是2015年在《科學(xué)》（Science）封面發(fā)表的一項革命性3D打印技術(shù),，后來Carbon公司進(jìn)行了商業(yè)化,。這項技術(shù)的核心是“利用一層透氧膜，隔離光敏樹脂液體和空氣中的氧氣,，實現(xiàn)高速,、連續(xù)的3D打印成型”，CLIP技術(shù)比當(dāng)時其他的3D打印快25-100倍,。

CLIP打印看起來像是科幻電影中的場景,，一個上升的平臺從薄薄的樹脂池中，平穩(wěn)地拉出看似完全成型的物體,。表面的樹脂通過投射在池子里的一連串紫外線圖像硬化成預(yù)設(shè)的形狀,，而池子底部的氧氣層則阻止了固化，并創(chuàng)造了一個 "死區(qū)",，在那里樹脂依然保持著液體的形態(tài),。

△CLIP技術(shù)的核心是利用一層透氧膜,，隔離光敏樹脂液體和空氣中的氧氣，實現(xiàn)高速,、連續(xù)的3D打印成型

死區(qū)是CLIP速度的關(guān)鍵,。隨著打印固化部分的不斷抬升，液體樹脂應(yīng)該盡快填充在它的底部,，從而實現(xiàn)平滑,、連續(xù)的打印。但對于很多情況下,，樹脂的流動速度并沒有這么快,，特別是如果部件上升太快或樹脂特別粘稠的時候。

如今已經(jīng)過去7年時間,，斯坦福大學(xué)團(tuán)隊對這項技術(shù)進(jìn)行了升級,，新提出的“iCLIP”工藝，對CLIP打印機(jī)樹脂池底部充滿氧氣的“死區(qū)”進(jìn)行重新利用,。通過注射（Injection）的方式將材料泵入這個區(qū)域中,，科學(xué)家們成功地加快了過程，并解鎖了獨特的管道集成部件設(shè)計,。

斯坦福大學(xué)機(jī)械工程博士生,、主要作者 Gabriel Lipkowitz解釋道 ：“CLIP中的樹脂流動是一個非常被動的過程，你只是把物體拉起來,，希望吸力能把材料帶到需要的地方�,，F(xiàn)在，通過這項新技術(shù),，我們可以主動將樹脂注射到打印機(jī)需要的地方,。“

“樹脂是通過與設(shè)計同時打印的導(dǎo)管輸送的,。導(dǎo)管可以在物體完成后被移除,，或者它們可以被納入設(shè)計中，就像靜脈和動脈被構(gòu)建在我們自己的身體中一樣,�,！�

△CLIP與iCLIP兩種技術(shù)的區(qū)別：（CLIP是讓樹脂從模型周圍流入，而iCLIP則是從上方注入樹脂）

這項研究的作者之一,、Carbon聯(lián)合創(chuàng)始人約瑟夫·德西蒙(Joseph DeSimone)說：“它將使我們的打印速度大大提高,，有助于開創(chuàng)數(shù)字制造的新時代，并使復(fù)雜的,、多材料的物體的制造成為可能,，只需一步�,！�

△使用斯坦福的iCLIP方法3D打印的教堂模型,，可以在單個物體中使用多種類型或顏色的樹脂

該團(tuán)隊的研究成果,，比目前最快的高分辨率打印速度約快5到10倍，并有可能讓研究人員使用具有更好機(jī)械和電氣性能的工程樹脂,。

△該團(tuán)隊的最近研究成已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上,，題目為“注入連續(xù)液體界面生產(chǎn)3D物體”（傳送門）

通過單獨注入的樹脂，新工藝iCLIP提供了在打印過程中,，使用多種類型的樹脂進(jìn)行打印的技術(shù),，每種新的樹脂只需要單獨的注射器。

研究人員用多達(dá)三個不同的注射器對打印機(jī)進(jìn)行了測試,，每個注射器都填充了染成不同顏色的樹脂,。他們成功地用每個國家的國旗顏色打印了幾個國家的著名建筑模型，包括用烏克蘭國旗的藍(lán)色和黃色打印了圣索菲亞大教堂,，和用美國紅,、白、藍(lán)三色打印的獨立大廳,。

△多材料iCLIP的打印計劃：(A到E)五個用于測試的多材料iCLIP打印目標(biāo),，以各個國家重要的建筑為模型，構(gòu)建的顏色采用該國家國旗上的主要基色,，復(fù)雜程度依次增加,。(F到J) 相應(yīng)的iCLIP打印策略，突出了打印過程中不斷變化的幾何形狀

Lipkowitz說：“3D打印技術(shù)的“必殺技”就是制造具有不同材料或機(jī)械性能的物體,，應(yīng)用范圍包括從非常有效的能量吸收結(jié)構(gòu),，到具有不同光學(xué)特性和先進(jìn)傳感器的物體�,！�

在成功證明了iCLIP具有用多種樹脂打印的潛力后,，DeSimone、Lipkowitz和他們的同事正在開發(fā)軟件,，以優(yōu)化每個打印件的流體分布的的設(shè)計,。他們希望確保設(shè)計師能夠精細(xì)地控制樹脂類型之間的界限，并有可能進(jìn)一步加快打印過程,。

Lipkowitz說：“一個設(shè)計師不應(yīng)該為了能夠快速打印一個物體，就必須學(xué)會流體動力學(xué),。我們正在努力創(chuàng)建高效的軟件,，它可以把一個設(shè)計師想要打印的零件，不僅自動生成分布網(wǎng)絡(luò),，而且還可以確定管理不同樹脂的流速,，以實現(xiàn)單次打印構(gòu)建多材料的目標(biāo)。"

這項工作由斯坦福大學(xué)Precourt能源研究所,、斯坦福伍茲環(huán)境研究所和美國國家科學(xué)基金會提供資助,。