Nature 子刊：使用兩個激光器進(jìn)行高速 3D 微縮打印

來源：長三角G60激光聯(lián)盟

精確、快速、廉價地從塑料中打印物體是許多3D打印過程的目標(biāo)。然而，速度和高分辨率仍然是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。KIT、Heidelberg大學(xué)和Queensland理工大學(xué)的一個研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面取得了長足進(jìn)步。它開發(fā)了一種激光打印工藝，可以在眨眼之間打印出微米大小的零件。國際團(tuán)隊(duì)在《Nature Photonics》雜志上發(fā)表了這項(xiàng)工作。

在光片3D打印中，紅色和藍(lán)色激光用于在微米刻度上精確快速地打印物體（照片來源：Vincent Hahn，KIT）

立體光刻3D打印目前是私人和工業(yè)應(yīng)用中最流行的塑料增材制造工藝之一。在立體光刻技術(shù)中，3D物體的各個層被逐個投影到一個裝滿樹脂的容器中。樹脂通過紫外光固化。然而，以前的立體光刻方法速度慢，分辨率太低。KIT研究人員使用的輕型板材3D打印是一種快速、高分辨率的替代方法。

兩階段雙色3D打印
在光片3D打印中，藍(lán)光被投射到裝滿液體樹脂的容器中。藍(lán)光預(yù)激活樹脂。在第二階段，紅色激光束提供固化樹脂所需的額外能量。然而，3D打印只能快速打印樹脂，這些樹脂會快速從預(yù)激活狀態(tài)恢復(fù)到原始狀態(tài)。只有這樣才能打印下一層。因此，返回時間決定了兩個連續(xù)層之間的等待時間，從而決定了打印速度。KIT應(yīng)用物理研究所（APH）的第一作者Vincent Hahn表示：“對于我們使用的樹脂，返回時間不到100微秒，這使得打印速度更快�！�

含雙乙酰基光敏膠的雙色點(diǎn)掃描聚合閾值實(shí)驗(yàn)。

眨眼間就能看到微米大小的結(jié)構(gòu)

為了利用這種新樹脂，研究人員建造了一臺特殊的3D打印機(jī)。在這種打印機(jī)中，藍(lán)色激光二極管使用高幀速率的高分辨率顯示器將圖像投射到液體樹脂中。紅色激光形成一個薄的“光片”光束，并在樹脂中垂直穿過藍(lán)色光束。通過這種安排，團(tuán)隊(duì)能夠在幾百毫秒內(nèi)，即在眨眼之間，對微米大小的零件進(jìn)行3D打印。然而，它不應(yīng)該就此止步。APH的Martin Wegener教授說：“使用更靈敏的樹脂，我們甚至可以在3D打印機(jī)中使用LED而不是激光。最終，我們希望打印厘米大小的3D結(jié)構(gòu)，同時保持微米分辨率和高打印速度�！�

輕型3D打印設(shè)置。

該出版物是在KIT和海德堡大學(xué)聯(lián)合“3D Matter Made to Order”卓越集群的框架內(nèi)出版的。海德堡大學(xué)的Eva Blasco初級教授是有機(jī)化學(xué)研究所和分子系統(tǒng)工程與高級材料研究所的組長。

懸掛線作為3D打印體素大小基準(zhǔn)。

來源：Light-sheet three-dimensional microprinting via two-colour two-step absorption. Nature Photonics, 2022. DOI: 10.1038/s41566-022-01081-0