这才叫3D打印：激光全息投影成型，瞬间空中制造

青春阳落 · 发表于 22-5-28 21:13:31

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。感兴趣可联系南极熊。