深度解讀：全息光固化3D打印技術(shù)，3束激光同時(shí)曝光3個(gè)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?yàn)閷τ诖笠恍┑奈矬w，它可能需要好幾個(gè)小時(shí)才能打印完成。不過或許很快，這個(gè)痛點(diǎn)就會(huì)消失，因?yàn)槊绹鴦趥愃埂だ�弗莫爾國家�?shí)驗(yàn)室（LLNL）的一個(gè)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(gè)叫摩方的企業(yè)的科學(xué)家也參與了這項(xiàng)技術(shù)。

▲動(dòng)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(huì)生成打印目標(biāo)的全息圖像

  

▲實(shí)際打印過程，可以看到全息圖是一個(gè)立方格

  

▲整個(gè)打印過程耗時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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?yàn)樗�不�?huì)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(gè)問題的概念性障礙。另外我相信，這并不會(huì)讓現(xiàn)有的3D打印方法過時(shí)，反而會(huì)成為讓它們變得更加強(qiáng)大的新工具�！�

“我們正在演示一項(xiàng)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(jì)從數(shù)字世界帶到現(xiàn)實(shí)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(gè)過程就如同工程制圖的反面。 在工程制圖中，我們會(huì)以頂視圖，正視圖和側(cè)視圖來展示3D模型。 在這項(xiàng)新技術(shù)中，我們會(huì)從樹脂槽的三個(gè)面發(fā)送物體3個(gè)試圖的影像，讓它們在樹脂中重疊。 而這部分的樹脂就會(huì)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(shí)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(shí)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?yàn)槌Ｒ?guī)的FDM、SLA、DLP、SLS、SLM等技術(shù)工藝均無法實(shí)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(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(gè)具體一點(diǎn)的例子：未來某一天當(dāng)你需要佩戴一副272度的眼鏡時(shí)，你不再需要糾結(jié)選擇250度還是300度的鏡片，因?yàn)槟Ψ讲牧峡梢詾槟?D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(gè)能做好就沒carbon 什么事了，這里面有個(gè)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？