十一、激光全息投影3D打印技术

开发者：国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）与加州大学伯克利分校、罗切斯特大学，以及麻省理工学院合作开发

打印速度：打印过程10秒

打印幅面：1立方厘米

机型：原型技术验证机

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）与加州大学伯克利分校、罗切斯特大学，以及麻省理工学院合作，开发出了激光全息投影3D打印，该技术在成型方式上做了根本性改变， 即将“分层打印再堆积”改为了整体一次性打印，简单来就是将物体的激光全息图整个“嵌入”光敏树脂中，直接在空间中实现固化，完成打印。因此，它的速度极高，可达现有技术的上百倍，甚至比美国Carbon公司的CLIP技术还要快，而且完全不需要打印支撑。

▲动画原理，其中绿色是激光束，白色是树脂槽，黑色是反射镜。三束激光交汇的地方就会生成打印目标的全息图像

▲实际打印过程，可以看到全息图是一个立方格

▲整个打印过程耗时不到10秒，完成后将树脂吸出即可

目前，LLNL团队已经用这项新技术成功打印出了许多种不同的结构。至于它的应用，他们认为最有前途的是制造医疗上需要的活体植入物，因为这类植入物通常要使用由活细胞或水凝胶制成的生物墨水打印，柔软且容易变形。这就意味着涉及大量运动的现有3D打印技术不太可行，但LLNL的这种静态打印方法就可以办到。

 △原型验证机

不过，由于尚处于早期研发阶段，这项新技术也有明显的缺点，其一是成型尺寸非常小，目前仅有1立方厘米左右，原因是需要让激光在树脂中均匀分布；其二是不能打印太复杂的形状，因为持续的照射会导致不需要的液态树脂部分固化；其三是可用的树脂材料种类有限。

对此，LLNL表示正在想办法改进。此外他们还认为，用3D光场来取代全息投影可能会更好，因为后者不仅需要用到昂贵且复杂的光学设备，而且容易出现“激光散斑”。这会令激光干扰到自身，从而导致打印件表面粗糙。这方面，他们正在尝试用LED作为光源和幅度调制做出改进。

▲打印样品

十二、GDP：凝胶点胶打印技术（Gel Dispensing Printing ）

厂商：以色列Massivit 3D

Z轴打印速度：300mm /h

打印幅面：1450 x 1170 x 1470 mm

机型：Massivit 1500 Exploration

Gel Dispensing Printing （GDP凝胶点胶打印）技术是Massivit 3D公司开发的专有技术，它是DLP光固化3D打印技术与FDM 3D打印技术的一种混合，该技术的基本原理是选择性地将凝胶喷射到平台上，然后用UV光对其进行照射。UV光可以固化这种具有光固化特性的凝胶，由此逐步构建出一个实体3D对象。

△Massivit 1500 Exploration 3D打印机

Massivit 3D公司采用Gel Dispensing Printing （GDP凝胶点胶打印）技术开发的Massivit 1500 Exploration大尺寸3D打印机，可以生产出尺寸高达1450 x 1170 x 1470 mm的轻质空心件，该公司2016年曾获得来自Stratasys的投资。

Massivit 1500 Exploration可以生产尺寸高达1450 x 1170 x 1470 mm的轻质空心物体，包括观众参与式POP / POS显示屏，发光标牌和道具以及用于高性价比热成型的高耐久性模具，覆盖零售，广告，娱乐，活动和室内设计市场。所使用的材料是一种专有的光敏聚合物丙烯酸凝胶，可立即光固化，因此可用于高速3D打印超大物体。

△Massivit 3D打印样品

关于Massivit 3D 

Massivit 3D 打印科技公司是宽幅面3D打印解决方案的行业先锋，让视觉沟通，展会动，娱乐活动，原创概念的展示，以及室内设计都以全新的高科技方式来呈现。Massivit 3D获得专利的凝胶分层打印技术是公司独有的，可印即时固化的凝胶材料Dimengel，能快速及节省成本地生产轻便空心的3D打印模型，最大体积可达 1.8米 / 6英尺高。

十三、飞秒投影双光子光刻技术

开发者：《Science》发表、美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室Sourabh K. Saha和香港中文大学Shih-Chi Chen合作开发

打印速度：能够在8分钟的时间内打印出传统TPL方法几个小时才能完成的结构

打印幅面：未知

机型：原型试验机

美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室Sourabh K. Saha和香港中文大学Shih-Chi Chen合作提出一种通过超快激光打印亚微米结构的技术。通过投影2D聚焦平面构筑3D模型。这种方法在不牺牲分辨率的情况下将传统方法的产率提高了三个数量级。能够在8分钟的时间内打印出传统TPL方法几个小时才能完成的结构。相关论文以Scalable submicrometer additive manufacturing为题发表在《Science》上。

材制造技术使用单点高强度光（通常直径约为700至800纳米）将光敏聚合物材料从液体转换为固体，由于该点必须扫描整个要制造的结构，因此现有的TPL技术可能需要许多小时才能生成复杂的3D结构，这限制了它在实际应用中按比例放大的能力。

通过重叠3D空间中的多个投影生成的堆叠纳米级3D环形结构。通过这种深度解析的纳米级3D打印技术可以生成任意复杂的3D结构。

“我们可以同时投影一百万个点，而不是使用单个光点（...），从而极大地提高了速度，因为我们可以使用整个平面，来代替使用必须扫描的单个点来创建结构的方法。对于投射光， 我们没有聚焦一个点，而是拥有一个可以被图案化为任意结构的整个聚焦平面。”美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室Sourabh Saha说道。这个技术，其实在我们熟知的3D打印技术中，就是DLP面曝光3D打印技术。

研究人员多年来一直致力于加速用于生产纳米级3D结构的双光子光刻工艺，他们的成功来自采用一种不同的聚焦光的方法，即利用其时域特性，从而可以生产出具有高分辨率且具有微小特征的超薄光片。飞秒激光的使用能够保持足够的光强度，以触发双光子过程聚合，同时保持较小的点尺寸。在FP-TPL技术中，飞秒脉冲经过光学系统时会被拉伸和压缩，以实现时间聚焦。该过程可以生成比衍射限制的聚焦光斑更小的3D特征，并且需要两个光子同时撞击液体前驱物分子。

FP-TPL的单层容量处理速率超过现有TPL技术至少三个数量级，我们的3D打印速率超过现有最快的TPL技术，其中多孔结构超过90多倍，非孔结构超过450倍。FP-TPL方法能够打印复杂3D亚微米特征结构图案。FP-TPL的打印量、分辨率和模式灵活性使其成为一项有吸引力的技术，可实现微纳米结构的批量制造，可能使用在机械和光学超材料，微光学、生物支架，电化学接口和柔性电子器件多种领域。是一项具有实用性的革新技术。

看了这么多高速3D打印技术，你认为那些最厉害最有应用前景？