激光全息投影3D打印，媲美CLIP技術(shù)，瞬間空中成型

3D打印技術(shù)雖然已經(jīng)在汽車、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但目前仍存在不少缺點(diǎn)，其中最主要的一個(gè)就是速度慢。這主要是因?yàn)樗�采取的成型方式是分層打印再堆積成型，換句話說就是順著同一個(gè)方向打印出物體的每個(gè)3D薄層（雖然很薄，但仍有厚度，所以不能稱為2D）。在整個(gè)過程中，這些層會相互粘連到一起，最終形成一個(gè)完成的實(shí)體。另一個(gè)則是在打印某些懸空結(jié)構(gòu)時(shí)需要同步打印支撐結(jié)構(gòu)。這不僅會進(jìn)一步增加打印耗時(shí)，而且會增加材料消耗，既增加了成本又會造成浪費(fèi)。

于是為解決這兩個(gè)問題，迪士尼在2016年提出了一種采用激光全息投影的新型樹脂3D打印技術(shù)并為其申請了專利。該技術(shù)在成型方式上做了根本性改變， 即將“分層打印再堆積”改為了整體一次性打印，簡單來就是將物體的激光全息圖整個(gè)“嵌入”光敏樹脂中，直接在空間中實(shí)現(xiàn)固化，完成打印。因此，它的速度極高，可達(dá)現(xiàn)有技術(shù)的上百倍，甚至比美國Carbon公司的CLIP技術(shù)還要快，而且完全不需要打印支撐。

南極熊認(rèn)為，這才是真正的“3D”打印。而近日南極熊得到好消息，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）與加州大學(xué)伯克利分校、羅切斯特大學(xué)，以及麻省理工學(xué)院合作，也開發(fā)出了類似的技術(shù)，并且已經(jīng)取得了成功。廢話不多說，直接上圖：

▲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(biāo)的全息圖像

▲實(shí)際打印過程，可以看到全息圖是一個(gè)立方格

▲整個(gè)打印過程耗時(shí)不到10秒，完成后將樹脂吸出即可

▲其它打印樣品

目前，LLNL團(tuán)隊(duì)已經(jīng)用這項(xiàng)新技術(shù)成功打印出了許多種不同的結(jié)構(gòu)。至于它的應(yīng)用，他們認(rèn)為最有前途的是制造醫(yī)療上需要的活體植入物，因?yàn)檫@類植入物通常要使用由活細(xì)胞或水凝膠制成的生物墨水打印，柔軟且容易變形。這就意味著涉及大量運(yùn)動的現(xiàn)有3D打印技術(shù)不太可行，但LLNL的這種靜態(tài)打印方法就可以辦到。

不過，由于尚處于早期研發(fā)階段，這項(xiàng)新技術(shù)也有明顯的缺點(diǎn)，其一是成型尺寸非常小，目前僅有1立方厘米左右，原因是需要讓激光在樹脂中均勻分布；其二是不能打印太復(fù)雜的形狀，因?yàn)槌掷m(xù)的照射會導(dǎo)致不需要的液態(tài)樹脂部分固化；其三是可用的樹脂材料種類有限。

對此，LLNL表示正在想辦法改進(jìn)。此外他們還認(rèn)為，用3D光場來取代全息投影可能會更好，因?yàn)楹笳卟粌H需要用到昂貴且復(fù)雜的光學(xué)設(shè)備，而且容易出現(xiàn)“激光散斑”。這會令激光干擾到自身，從而導(dǎo)致打印件表面粗糙。這方面，他們正在嘗試用LED作為光源和幅度調(diào)制做出改進(jìn)。

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延伸閱讀：
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《立等可取！迪士尼申請近瞬時(shí)樹脂3D打印技術(shù)專利》

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編譯自 LLNL