3D打印技術(shù)的性能突破關(guān)乎生物醫(yī)學(xué)、微納科技、先進(jìn)制造等前沿領(lǐng)域發(fā)展。我國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種新型3D打印技術(shù)，0.6秒即可完成毫米尺寸復(fù)雜物體的高分辨率三維打印，刷新目前已知的3D打印速度新紀(jì)錄。該成果12日凌晨在線(xiàn)發(fā)表于《自然》。
3D打印應(yīng)用廣泛，但一直存在“速度和精度”的煩惱：打印材料與探頭間的精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)雖能保障精度，但打印效率較低，毫米級(jí)物體的高分辨率打印往往需要幾十分鐘甚至幾個(gè)小時(shí)才能完成，難以滿(mǎn)足科研與生產(chǎn)需要。此外，現(xiàn)有高速3D打印對(duì)容器結(jié)構(gòu)、材料粘度等也有限制。
中國(guó)工程院院士戴瓊海教授帶領(lǐng)的清華大學(xué)成像與智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)，基于在計(jì)算光學(xué)領(lǐng)域深耕的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)計(jì)算光學(xué)可操縱高維全息光場(chǎng)構(gòu)建三維實(shí)體。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)5年攻關(guān)，攻克多視角光場(chǎng)的高速調(diào)控、拓展景深的全息圖案優(yōu)化算法設(shè)計(jì)等系列難題，最終創(chuàng)出“數(shù)字非相干合成全息光場(chǎng)（DISH）”3D打印技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)表明，該技術(shù)生成毫米尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工時(shí)間僅需0.6秒，最細(xì)可打印12微米尺寸結(jié)構(gòu)，打印速率可達(dá)每秒333立方毫米?！斑@是目前已知3D打印的最高速率?！眻F(tuán)隊(duì)成員、吳嘉敏副教授說(shuō)，借助創(chuàng)新的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，DISH技術(shù)突破了逐點(diǎn)或逐層掃描模式的速度瓶頸，可在極短時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)投影出復(fù)雜的三維光強(qiáng)分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的快速打印。
該技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)是其對(duì)打印容器的要求極為簡(jiǎn)便，僅需容器具備一個(gè)光學(xué)平面，打印中容器保持靜止即可，無(wú)需進(jìn)行高精度相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這極大拓展了打印場(chǎng)景，特別是可直接在普通流體管道內(nèi)放置打印材料，實(shí)現(xiàn)流體環(huán)境中的批量、連續(xù)打印。
戴瓊海認(rèn)為，DISH為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)升級(jí)提供了新的解決方案。例如在工程制造領(lǐng)域，可批量生產(chǎn)光子計(jì)算器件、手機(jī)相機(jī)模組等微型組件，打印帶有尖銳角度、復(fù)雜曲面的零件等。未來(lái)還有望拓展至柔性電子、微型機(jī)器人、高分辨率組織模型等復(fù)雜場(chǎng)景。
編輯：楊雪文
