双光子3D打印系统使快速制作高精度物体成为可能

来源：激光制造网

据了解，近日，德国卡尔斯鲁厄技术学院开发的新型双光子系统可以产生厘米级的物体，并带有亚微米级的细节。在过去的10年中，3D打印已经走了很长一段路，但是仍在发展中的一个领域是快速，精确地打印微米级的对象。

为了推动这一领域的发展，德国卡尔斯鲁厄技术学院（KIT）的研究人员开发了一种新系统，他们说该系统可以快速生产出具有亚微米级细节的高精度，厘米级物体，其速度打破了目前的水平。世界纪录。该团队开发了一种用于双光子打印的系统，其中激光束以计算机控制的方式通过液体光刻胶。在此过程中，仅使位于激光焦点上的材料暴露并硬化。

过去，人们一直认为这种打印速度很慢，因为它只扫描一个激光点，但是该团队通过调整工艺和技术设法消除了这个神话，从事该项目的KIT研究人员Vincent Hahn告诉《设计新闻》。他告诉我们：“就每秒打印的体素而言，与基于投影的方法相比，双光子打印也非常快。”卡尔斯鲁厄技术学院（KIT）的研究人员已经开发了一种精密3D打印机，该打印机也可以以惊人的速度工作。用新系统打印的超材料由微米级的复杂3D晶格结构组成。

平行激光
通常，这种类型的打印可以使用单个激光光斑每秒打印数十万个体素。尽管如此，该速度仍比图形喷墨打印机慢近一百倍，这阻碍了该技术的广泛使用。尽管一些科学家试图“并行化”激光光斑过程，以便它可以扫描多个光斑，以使该过程更快，更高效，但到目前为止，这些技术实际上已经降低了每秒的体素打印速度，哈恩告诉我们。

KIT团队与澳大利亚布里斯班的昆士兰科技大学（QUT）的科学家合作，现已开发出一种新系统，该系统利用特殊的光学器件将激光束分为九个分光束，每个分光束都有一个焦点。

Hahn说，由此产生的设置允许所有分束一起工作，再加上其他技术改进，对于这种类型的3D打印过程，分束可以比以往任何时候都更加精确，快速地工作。他解释说：“通过建立高度优化的设置已经解决了这一挑战，该设置可以打印多个激光点并保持很高的激光扫描速度。” “在构建装置时，在光路上不损失太多激光功率非常重要。”

速度与精度
研究人员还可以对打印机中的激光扫描仪进行水冷，并使用现场可编程门阵列技术对其进行控制，以优化其性能。他们说，该团队凭借其技术达到了约1000万像素每秒的3D打印速度，其性能已与图形喷墨打印机相提并论。研究人员发表了论文对他们在杂志工作先进功能材料。

为了不仅展示其技术的速度，还展示其技术的可靠性，该团队打印了一个60立方毫米大小的网格结构，其细节可降至微米级。该对象包含超过3000亿体素。研究人员计划继续他们的工作以改进技术，以在激光打印过程中增加更多的焦点。