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3D打印新技术,数秒即能打印物体

3D打印机对于快速原型制作和制造小批量的专门部件非常有用,虽然被称为3D打印机,但实际上,打印头是在2D工作的。一个三维模型被分割成数百个二维水平层,慢慢地一层一层地建立起来。这种一层一层的过程可能需要数小时甚至数天,但瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员演示了一种新技术,并在《自然》杂志的这篇文章中详细介绍了这项技术,能够一次性打造整个结构。

这项新技术通过激光硬化光敏树脂来建立一个模型,与现有的立体光刻(SLA)打印机没什么不同。这里最大的不同是层析成像技术的应用,与x射线和超声波的应用相同,可以实现旋转打印。激光通过DLP芯片进行调制,然后注入一个装满树脂的容器中。激光覆盖整个建筑体积,树脂容器在光照下会旋转。激光将模型投射到不同的旋转角度,并与旋转树脂同步,几秒钟内就可以得到一个完整的三维模型。

洛桑理工写道:“该系统目前能够制造2厘米的结构,精度为80微米,大约相当于一根头发的直径。但随着该团队开发出新的设备,他们应该能够建造更大的物体,可能高达15厘米。”在第一次公开演示中,构建体积为16mm×16mm×20mm,属于世界最小的3D打印机之一。

今天,最常见的光敏树脂打印机采用的是立体光刻技术(SLA)。这些打印机有一个树脂缸底部有一个窗户,在窗户的另一边是一个DLP投影仪。SLA打印机仍然一次打印一层:一个构建平台从上往下进入树脂,几乎接触到窗户,在窗户和构建板之间只留下足够的空间来放置一层树脂。DLP将第一层树脂以特定的光模式爆破,然后构建平台向上移动一层,更多的树脂注入,然后DLP将另一层投射出来。因此,立体光刻打印机用2D显示器一次一层地硬化树脂,而这种旋转3D打印方法用类似3D激光全息图的东西一次硬化树脂。

这种打印技术的另一个好处是,通过打印悬浮在打印解决方案中的对象,不需要额外的支持结构。EPFL表示,这使得这项技术成为打印精细或柔软物体的好主意,包括3D生物打印。研究人员已经成立了一家名为“随手3D”的附属公司来开发和推广这项技术。


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