Nature 子刊：使用两个激光器进行高速 3D 微缩打印

来源：长三角G60激光联盟

精确、快速、廉价地从塑料中打印物体是许多3D打印过程的目标。然而，速度和高分辨率仍然是一项技术挑战。KIT、Heidelberg大学和Queensland理工大学的一个研究团队在实现这一目标方面取得了长足进步。它开发了一种激光打印工艺，可以在眨眼之间打印出微米大小的零件。国际团队在《Nature Photonics》杂志上发表了这项工作。

在光片3D打印中，红色和蓝色激光用于在微米刻度上精确快速地打印物体（照片来源：Vincent Hahn，KIT）

立体光刻3D打印目前是私人和工业应用中最流行的塑料增材制造工艺之一。在立体光刻技术中，3D物体的各个层被逐个投影到一个装满树脂的容器中。树脂通过紫外光固化。然而，以前的立体光刻方法速度慢，分辨率太低。KIT研究人员使用的轻型板材3D打印是一种快速、高分辨率的替代方法。

两阶段双色3D打印
在光片3D打印中，蓝光被投射到装满液体树脂的容器中。蓝光预激活树脂。在第二阶段，红色激光束提供固化树脂所需的额外能量。然而，3D打印只能快速打印树脂，这些树脂会快速从预激活状态恢复到原始状态。只有这样才能打印下一层。因此，返回时间决定了两个连续层之间的等待时间，从而决定了打印速度。KIT应用物理研究所（APH）的第一作者Vincent Hahn表示：“对于我们使用的树脂，返回时间不到100微秒，这使得打印速度更快。”

含双乙酰基光敏胶的双色点扫描聚合阈值实验。

眨眼间就能看到微米大小的结构

为了利用这种新树脂，研究人员建造了一台特殊的3D打印机。在这种打印机中，蓝色激光二极管使用高帧速率的高分辨率显示器将图像投射到液体树脂中。红色激光形成一个薄的“光片”光束，并在树脂中垂直穿过蓝色光束。通过这种安排，团队能够在几百毫秒内，即在眨眼之间，对微米大小的零件进行3D打印。然而，它不应该就此止步。APH的Martin Wegener教授说：“使用更灵敏的树脂，我们甚至可以在3D打印机中使用LED而不是激光。最终，我们希望打印厘米大小的3D结构，同时保持微米分辨率和高打印速度。”

轻型3D打印设置。

该出版物是在KIT和海德堡大学联合“3D Matter Made to Order”卓越集群的框架内出版的。海德堡大学的Eva Blasco初级教授是有机化学研究所和分子系统工程与高级材料研究所的组长。

悬挂线作为3D打印体素大小基准。

来源：Light-sheet three-dimensional microprinting via two-colour two-step absorption. Nature Photonics, 2022. DOI: 10.1038/s41566-022-01081-0