秒可完成毫米尺寸物體打印

復(fù)雜結(jié)構(gòu)打印產(chǎn)物展示。圖據(jù)新華社客戶端

　　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2月12日凌晨在線發(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)動雖能保障精度，但打印效率較低，毫米級物體的高分辨率打印往往需要幾十分鐘甚至幾個小時才能完成，難以滿足科研與生產(chǎn)需要。此外，現(xiàn)有高速3D打印對容器結(jié)構(gòu)、材料粘度等也有限制。
　　中國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（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。“這是目前已知3D打印的最高速率。”團(tuán)隊(duì)成員、吳嘉敏副教授說，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)對物體的快速打印。
　　該技術(shù)的另一優(yōu)勢是其對打印容器的要求極為簡便，僅需容器具備一個光學(xué)平面，打印中容器保持靜止即可，無需進(jìn)行高精度相對運(yùn)動。這極大拓展了打印場景，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)雜場景。
　　據(jù)新華社