精確、快速、廉價(jià)地從塑料中打印物體是許多3D打印工藝的目標(biāo)。然而，速度和高分辨率仍然是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。來自卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）、海德堡大學(xué)和昆士蘭科技大學(xué)（QUT）的研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面已經(jīng)走過了漫長的道路。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《自然光子學(xué)》上發(fā)表了這項(xiàng)工作。

立體光刻3D打印目前是塑料中最受歡迎的增材制造工藝之一，適用于私人和工業(yè)應(yīng)用。在立體光刻中，3D物體的層被逐個(gè)投射到裝滿樹脂的容器中。樹脂通過紫外線固化。然而，以前的立體光刻方法速度很慢，分辨率太低。KIT研究人員使用的光片3D打印是一種快速且高分辨率的替代方案。

兩個(gè)階段3D打印兩種顏色

在光片3D打印中，藍(lán)光被投射到裝滿液態(tài)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打印只能快速打印從預(yù)激活狀態(tài)快速恢復(fù)到原始狀態(tài)的樹脂。只有這樣才能打印下一層。

在光片3D打印中，紅色和藍(lán)色激光用于以微米級精確快速地打印物體。

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。“對于我們使用的樹脂，返回時(shí)間不到100微秒，這使得打印速度很高，”KIT應(yīng)用物理研究所（APH）的第一作者Vincent Hahn說。

一眨眼的功夫就能建起微米大小的建筑

為了利用這種新樹脂，研究人員建造了一臺(tái)特殊的3D打印機(jī)。在該打印機(jī)中，藍(lán)色激光二極管用于使用具有高幀速率的高分辨率顯示器將圖像投射到液態(tài)樹脂中。紅色激光形成薄的“光片”光束，并在樹脂中垂直穿過藍(lán)色光束。

通過這種安排，該團(tuán)隊(duì)能夠在幾百毫秒內(nèi)（即在眨眼之間）3D打印出微米大小的零件。然而，它不應(yīng)該止步于此：“對于更敏感的樹脂，我們甚至可以在我們的3D打印機(jī)中使用LED而不是激光，”APH的馬丁·魏格納教授說。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。

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