雙光子3D打印系統(tǒng)使快速制作高精度物體成為可能

來源：激光制造網(wǎng)

據(jù)了解，近日，德國卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院開發(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)。在過去的10年中，3D打印已經(jīng)走了很長一段路，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，德國卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院（KIT）的研究人員開發(fā)了一種新系統(tǒng)，他們說該系統(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)控制的方式通過液體光刻膠。在此過程中，僅使位于激光焦點(diǎn)上的材料暴露并硬化。

過去，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。”卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院（KIT）的研究人員已經(jīng)開發(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”激光光斑過程，以便它可以掃描多個(gè)光斑，以使該過程更快，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，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：“通過建立高度優(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)可編程門陣列技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制，以優(yōu)化其性能。他們說，該團(tuán)隊(duì)?wèi){借其技術(shù)達(dá)到了約1000萬像素每秒的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)，以在激光打印過程中增加更多的焦點(diǎn)。