3D打印技术虽然已经在汽车、航空航天、医疗等领域得到了广泛应用,但目前仍存在不少缺点,其中最主要的一个就是速度慢。这主要是因为它采取的成型方式是分层打印再堆积成型,换句话说就是顺着同一个方向打印出物体的每个3D薄层(虽然很薄,但仍有厚度,所以不能称为2D)。在整个过程中,这些层会相互粘连到一起,最终形成一个完成的实体。另一个则是在打印某些悬空结构时需要同步打印支撑结构。这不仅会进一步增加打印耗时,而且会增加材料消耗,既增加了成本又会造成浪费。
于是为解决这两个问题,迪士尼在2016年提出了一种采用激光全息投影的新型树脂3D打印技术并为其申请了专利。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。
南极熊认为,这才是真正的“3D”打印。而近日南极熊得到好消息,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,也开发出了类似的技术,并且已经取得了成功。废话不多说,直接上图:
▲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
▲其它打印样品
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。
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。
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《AR公司Daqri收购Xbox创始人团队,要拿下全息3D打印》
《立等可取!迪士尼申请近瞬时树脂3D打印技术专利》
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编译自 LLNL
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