深度解讀：全息光固化3D打印技術，3束激光同時曝光3個維度，深圳摩方科學家參與

3D打印正在獲得越來越多的認可。但我們必須承認，這種新型制造技術的速度還有待提高，因為對于大一些的物體，它可能需要好幾個小時才能打印完成。不過或許很快，這個痛點就會消失，因為美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究小組已經(jīng)找到了新方法，將3D打印的速度提高了數(shù)百倍之多。中國深圳一個叫摩方的企業(yè)的科學家也參與了這項技術。

▲動畫原理，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生成打印目標的全息圖像

  

▲實際打印過程，可以看到全息圖是一個立方格

  

▲整個打印過程耗時不到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秒就能打印出一個物體。

LLNL的Maxim Shusteff博士認為，這種新方法可以大幅改善現(xiàn)有的3D打印技術，因為它不會產(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)突破了解決這個問題的概念性障礙。另外我相信，這并不會讓現(xiàn)有的3D打印方法過時，反而會成為讓它們變得更加強大的新工具。”

“我們正在演示一項新技術，能在幾秒鐘內(nèi)瞬間生成3D對象。它不是星際迷航中的復制機，但據(jù)我所知是迄今為止能將設計從數(shù)字世界帶到現(xiàn)實中的最快方法，”參與研發(fā)的麻省理工學院機械工程系副教授方絢萊表示，“整個過程就如同工程制圖的反面。 在工程制圖中，我們會以頂視圖，正視圖和側(cè)視圖來展示3D模型。 在這項新技術中，我們會從樹脂槽的三個面發(fā)送物體3個試圖的影像，讓它們在樹脂中重疊。 而這部分的樹脂就會凝固，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打印的世界性技術難題，是國內(nèi)目前唯一可以實現(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節(jié)，這在摩方材料誕生之前是不可想象的，因為常規(guī)的FDM、SLA、DLP、SLS、SLM等技術工藝均無法實現(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水平的一種體現(xiàn)，而實際上他們已經(jīng)使用PμLSE（面投影微立體光刻）技術制造了更多不同應用的產(chǎn)品。

△上圖為基于PμSLE（面投影微立體光刻）技術制作的微納3D打印生物反應器，該器件可通過控制微毛細血管的密度促進酵母細胞的生長。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，由復雜的網(wǎng)格組成，網(wǎng)格線的粗細在97微米-185微米，如此復雜的3D打印血管支架目前只有美國頂級高校和摩方的設備可以做，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、筆記本、精密儀器等）用途非常廣泛，也被稱作連接器。

另一個非常重要的突破是摩方材料通過3D打印的技術制造出了光學透鏡，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備工程技術研究中心簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同創(chuàng)立“國家眼科工程中心-摩方-光學鏡片微納3D打印技術聯(lián)合實驗室”，致力于微納尺度3D打印光學鏡片的開發(fā)和應用，以求填補我國眼科治療設備研發(fā)與制造的技術空白，共同攻克該領域的科研難題。

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3D打印機 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3D打印技術在中國落地，必將為國內(nèi)的精密加工、復雜光學鏡片、微流控制件、高溫陶瓷、4D打印、人造生物組織工程、航空航天等領域帶來新的全新的解決方案。舉一個具體一點的例子：未來某一天當你需要佩戴一副272度的眼鏡時，你不再需要糾結選擇250度還是300度的鏡片，因為摩方材料可以為你3D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

這技術厲害了，要是這個能做好就沒carbon 什么事了，這里面有個問題想請教下，固化的物體怎么保持懸浮在液體中不下沉的？