Nature 子刊：使用兩個(gè)激光器進(jìn)行高速 3D 微縮打印

來(lái)源：長(zhǎng)三角G60激光聯(lián)盟

精確、快速、廉價(jià)地從塑料中打印物體是許多3D打印過(guò)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(gè)研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。它開(kāi)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(guó)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(lái)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(gè)層被逐個(gè)投影到一個(gè)裝滿樹(shù)脂的容器中。樹(shù)脂通過(guò)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(shù)脂的容器中。藍(lán)光預(yù)激活樹(shù)脂。在第二階段，紅色激光束提供固化樹(shù)脂所需的額外能量。然而，3D打印只能快速打印樹(shù)脂，這些樹(shù)脂會(huì)快速?gòu)念A(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(shí)間決定了兩個(gè)連續(xù)層之間的等待時(shí)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(duì)于我們使用的樹(shù)脂，返回時(shí)間不到100微秒，這使得打印速度更快�！�

含雙乙�；�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(shù)脂，研究人員建造了一臺(tái)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(shù)脂中。紅色激光形成一個(gè)薄的“光片”光束，并在樹(shù)脂中垂直穿過(guò)藍(lán)色光束。通過(guò)這種安排，團(tuán)隊(duì)能夠在幾百毫秒內(nèi)，即在眨眼之間，對(duì)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(shuō)：“使用更靈敏的樹(shù)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(shí)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(jí)教授是有機(jī)化學(xué)研究所和分子系統(tǒng)工程與高級(jí)材料研究所的組長(zhǎng)。

懸掛線作為3D打印體素大小基準(zhǔn)。

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