速度堪比扫描仪的超快速3D打印设备

2022年1乐26日，南极熊获悉，丹麦技术大学 (DTU) 开发了一种全新的结合CT 扫描仪的原理的 3D 打印机，该设备可以在极短的时间内打印出设计的结构体。3D打印机使用反向CT的扫描原理。DTU 化学助理教授杨毅解释道：“我们的打印机将在计算机断层扫描图像的交叉处构建一个物理对象，这项技术使我们能够构建嵌入不同属性和材料过渡的 3D 结构”。

△Yi Yang 超快3D打印设计者

三维图像

CT 扫描提供生物组织的三维图像，例如，通过从 X 射线二维投影中重构三位体，这些成象设备围绕患者旋转并显示不同的组织类型。新的 3D 打印机将通过让光线照射到一个旋转的物体上来打印设计结构，它将根据由二维图像组成的三维图像来塑造对象。该跨学科项目的第一个成果最近在Nature Communications上公开发布 。最近，Yi Yang 获得了 200 万丹麦克朗的 Villum Experiment 资助，用于资助一名博士后和一名技术人员推进该项目。

△ 医学CT影像数据以及重建结果

从三个维度平面进行打印

尽管当前的 3D 打印机以 3D 形式生产物体，但实际打印是在较低维度上进行的。这种材料（例如塑料树脂）会逐层或逐点固化，并在印刷板上从下到上打印物体。但是，Yi Yang 解释说，新的 3D 打印机实际上会在三个维度上打印。“我们使用一种称为层析缸光聚合 (TVP) 的方法，它允许我们同时打印 3D 对象中的所有点。可以想象一个装有液体聚合物的舱室，通过将墨水暴露在特定波长的光下，由 3D 图像确定并构建为 CT 扫描，原材料会固化微所需形状的对象。”Yi Yang还解释说：“我们可以根据我们的计算机模型，通过控制光源传递的不同波长来改变 3D 对象的柔和度，”到目前为止，该打印机已经成功地使用功能分级材料打印了各种复杂的几何形状。

△在短短数十秒内即可通过三维切片数据打印空间对象

3D打印器官

3D打印的潜力为各种物品的商业生产开辟了一个新天地，但是，目前的打印方法无法简单的调整固定结构的柔度，同时打印一般是需要较长的时间。Yi Yang 的新的打印思路可以很好的解决以上问题。这些缺陷的改进让3D打印类器官芯片变的更加可行，同时也为未来打印人造血管提供了便捷的方法。Yi Yang 说“我们的 3D 打印的详细程度和灵活性非常优秀，以至于该技术可用于使用生物聚合物作为“墨水”来生产完全血管化的结构。这项技术可能复制血管、毛细血管和肌肉的柔软性和独特的结构。虽然还有很长的路要走，但希望打印机能让我们更接近目标”。

前所未有的打印速度

虽然该打印思路还有待优化，但它已经具有可以彻底改变 3D 打印的潜力。通常，3D 打印的速度取决于物体的复杂程度和体素的数量。从三维方向进行打印将从维度上大大缩小打印时间。由于新型 3D 打印机使用倒置 CT 图像作为模板，并用光线改变聚合物材料，而不是逐点打印，因此几乎可以立即生成物体。“原则上，这项技术允许人们发送一个物体的 CT 扫描并直接打印。只需片刻，它就会在现实生活中创造出一个柔软的物体”Yi Yang 助理教授说。