央視報(bào)道：南方科技大學(xué)葛锜教授離心式DLP多材料4D打印技術(shù)

2025年5月6日，南極熊獲悉，CCTV-13新聞頻道《新聞直播間》，“產(chǎn)業(yè)變革看廣東 打造人才“強(qiáng)磁場” 共創(chuàng)灣區(qū)科技大未來”，報(bào)道了大灣區(qū)的南方科技大學(xué)多功能增材制造與4D打印實(shí)驗(yàn)室葛锜 教授團(tuán)隊(duì)。在實(shí)驗(yàn)室中，葛锜教授正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對離心式DLP多材料3D打印技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)多材料間近乎零污染的切換，未來可以廣泛應(yīng)用于通訊、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

△南方科技大學(xué)多功能增材制造與4D打印實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 葛锜

4D打印作為一種新型的增材制造技術(shù)，通過將智能材料打印成三維結(jié)構(gòu)，并借助外界刺激使得三維結(jié)構(gòu)的形狀隨著第四個(gè)維度時(shí)間發(fā)生改變。將智能材料與彈性基底復(fù)合多材料打印，可以拓展4D打印結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間，實(shí)現(xiàn)比單材料4D打印結(jié)構(gòu)更為豐富功能和更為強(qiáng)大的功能，但是，多材料增材制造在裝備、材料、設(shè)計(jì)上仍有具體的發(fā)展空間。

離心式DLP多材料3D打印技術(shù)通過“高速離心材料切換”與“多樹脂槽動態(tài)調(diào)平”兩大核心創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)光固化3D打印的材料兼容性瓶頸，實(shí)現(xiàn)了多材料功能耦合結(jié)構(gòu)的一體化成型，為醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計(jì)、航空航天等領(lǐng)域提供了顛覆性的制造解決方案。

“離心式多材料切換技術(shù)”是其核心競爭力，可實(shí)現(xiàn)高效材料切換和殘液去除。離心轉(zhuǎn)速可調(diào)，最高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分鐘，60秒內(nèi)即可完成多材料切換，單次打印多材料切換最大次數(shù)高達(dá)2500次，處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。支持粘度在5~5000 cps范圍內(nèi)的硬樹脂、彈性體、水凝膠、形狀記憶高分子和導(dǎo)電彈性體等材料及這些材料組合結(jié)構(gòu)的多材料3D打印，為不同行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域，提供了靈活的材料選擇。

△離心式多材料切換技術(shù)流程

可打印高復(fù)雜度、高精度、多功能、多材料耦合結(jié)構(gòu)，支持同時(shí)打印2~4種材料，可打印層內(nèi)多材料和層間多材料且多材料層內(nèi)過渡區(qū)尺寸在100微米以內(nèi)，為復(fù)雜多材料結(jié)構(gòu)制造提供高精度解決方案。

南極熊獲悉，2024年10月，南方科技大學(xué)葛锜教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了一家專注于多材料光固化 3D 打印技術(shù)的公司——深圳質(zhì)多三維，其自主研發(fā)了離心式多材料3D打印技術(shù)，并推出了MultiMatter系列多材料光固化3D打印設(shè)備。

△質(zhì)多三維推出的C10系列、C30系列、C50系列多材料光固化3D打印機(jī)，采用數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)，成型尺寸覆蓋25×25×25mm至30×30×30mm，支持25μm層厚的高精度打印。

南極熊發(fā)現(xiàn)，在本次的報(bào)道中，有一個(gè)畫面，葛锜教授身后的兩臺摩方高精密3D打印設(shè)備，通過觀察，發(fā)現(xiàn)是摩方精密的nanoArch S130和microArch S240，葛锜教授之前使用摩方高精密3D打印設(shè)備發(fā)布可多篇文章。

△葛锜 教授背后的兩臺摩方高精密3D打印機(jī)

其中包括：

南科大葛锜/王榮團(tuán)隊(duì)：光固化3D打印高精度高強(qiáng)度聚合物衍生SiOC陶瓷
詳情：http://www.withyoor.com/thread-166819-1-1.html   

南方科技大學(xué)葛锜/王榮團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有超高打印精度和高陶瓷產(chǎn)率的PCP前驅(qū)體，采用摩方精密nanoArch®S130（精度：2 μm）和microArch®S240（精度：10 μm）3D打印設(shè)備，制備了尺寸從亞毫米到厘米的多種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，打印精度高達(dá)5μm。PCP前驅(qū)體在1100℃真空熱解后轉(zhuǎn)化為SiOC陶瓷，陶瓷產(chǎn)率高達(dá)56.9%。

南方科技大學(xué)葛锜教授團(tuán)隊(duì)：高電導(dǎo)率、大變形光固化3D打印離子凝膠
詳情：http://www.withyoor.com/thread-170301-1-1.html   

研究團(tuán)隊(duì)采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2 μm）3D打印設(shè)備，可以打印出寬度為5 μm的高精度線條，以及特征尺寸為50 μm的復(fù)雜三維Gyroid結(jié)構(gòu)，并利用摩方精密microArch® S240（精度：10 μm）3D打印設(shè)備打印了大尺寸的Octet truss結(jié)構(gòu)。

nanoArch® S130
S130超高精密3D打印系統(tǒng)由摩方公司自主開發(fā)，使用了大幅面跨尺度拼接打印，光源準(zhǔn)直勻光處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動對焦。沉浸式繃膜與氣泡刮刀打印等創(chuàng)新性技術(shù)。打印精度高達(dá)2μm，打印尺寸最大50mm x 50mm x 10mm。同時(shí)，摩方還為S130配套開發(fā)了適合高精度低層厚的多種樹脂材料。包括高強(qiáng)度工程應(yīng)用樹脂、耐高溫工程樹脂、生物應(yīng)用樹脂等等。非常適合于各種微米級高精度復(fù)雜器件的快速成型。

S130開發(fā)了亞微米級多軸運(yùn)動平臺，高精度運(yùn)動控制系統(tǒng)以及微米級的拼縫融合技術(shù)。有效的解決了高精度芯片物理尺寸限制與大幅面之間的固有矛盾。實(shí)現(xiàn)了宏微一體成型，既能保證最高2μm的打印精度，又能實(shí)現(xiàn)大尺寸結(jié)構(gòu)成型。摩方還為S130開發(fā)了獨(dú)特的自動對焦與實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控技術(shù)，通過共焦光路設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)控投影圖片，及時(shí)反饋系統(tǒng)的打印進(jìn)度，保證圖像投影的清晰度。另外，自動對焦技術(shù)能夠縮短對焦時(shí)間，提高用戶的使用體驗(yàn)。

超高精度的3D打印對環(huán)境振動的要求比較高，S130設(shè)備內(nèi)置氣浮光學(xué)平臺，打印區(qū)與電腦操作區(qū)采用人體工學(xué)設(shè)計(jì)分開操作，保證打印穩(wěn)定性的同時(shí)，也方便了用戶實(shí)機(jī)操作。另外摩方還開發(fā)了20ml的微量樹脂打印系統(tǒng)，尤其適合新材料開發(fā)、稀貴材料研究


microArch® S240
microArch S240是一款擁有更大的成型尺寸，更快的打印速度，并且能夠適配更多功能性的材料的高精密增材制造設(shè)備，擁有10μm的打印精度和±25μm的加工公差控制能力。通過跨尺寸精密拼接打印技術(shù)，將打印尺寸增大3.4倍。滾刀涂層鋪展技術(shù)，將打印速度提高10倍以上，同時(shí)，摩方聯(lián)合巴斯夫研發(fā)了工程樹脂BMF RG，可以打印的樹脂粘度從200cps到2萬cps，因此支持光敏型陶瓷樹脂和磁性樹脂等功能性復(fù)合材料。

特點(diǎn)：

• 超高精度：光學(xué)精度高達(dá)10μm；
• 低層厚：10~40μm的打印層厚；
• 超高精度，大幅面，宏微一體化加工；
• 適合新材料開發(fā);
• 支持打印納米顆粒摻雜的功能性復(fù)合材料；
• 光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，自動對焦功能；
• 支持打印高粘度材料（≤20000cps）；
• 配套功能強(qiáng)大的打印軟件、切片軟件；
• 工藝參數(shù)可調(diào)。
  

葛锜教授先后在美國、新加坡求學(xué)和任教，2018年底，得知大灣區(qū)良好的創(chuàng)新生態(tài)和環(huán)境后，葛教授決定回國發(fā)展。葛锜教授表示，回來的時(shí)候就有將近1000萬啟動經(jīng)費(fèi)，在五年的時(shí)間內(nèi)，不用為經(jīng)費(fèi)發(fā)愁，可以專心致志地把前沿的科研做好。

葛锜 教授
研究方向：4D打印、多功能3D打印、軟物質(zhì)力學(xué)、軟體機(jī)器人、柔性電子
郵箱：geq@sustech.edu.cn

葛锜博士，南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系長聘教授，博士生導(dǎo)師，深圳市軟材料力學(xué)與智造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。擔(dān)任International Journal of Extreme Manufacturing, Microsystems & Nanoengineering等高水平期刊編委。國家級青年人才，廣東省高層次人才、深圳市海外高層次人才等人才項(xiàng)目。曾在美國麻省理工學(xué)院從事博士后研究，在新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)擔(dān)任助理教授。自2019年6月全職回國后，先后主持國家自然科學(xué)基金面上、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等項(xiàng)目。主要研究領(lǐng)域包括智能材料與結(jié)構(gòu)、4D打印、軟體機(jī)器人、柔性電子等。葛锜博士總共發(fā)期刊表論文100余篇，其中包括以第一作者或者通訊作者身份發(fā)表Science Advances， Nature Communications， Advanced Materials等高水平論文。Google Scholar引用11000余次，H-index 42，入選Elsevier中國高被引學(xué)者、斯坦福大學(xué)全球前2%頂尖科學(xué)家。

主頁：http://www.withyoor.com/thread-170113-1-1.html