記者12日從清華大學(xué)獲悉，該校戴瓊海院士團(tuán)隊歷時5年攻關(guān)研發(fā)的計算全息光場（DISH）三維打印技術(shù)，突破傳統(tǒng)3D打印速度與精度的核心矛盾，將毫米尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)的曝光打印時間壓縮至0.6秒，創(chuàng)下體積3D打印領(lǐng)域新紀(jì)錄，為生物醫(yī)學(xué)、微納制造等前沿領(lǐng)域提供了全新技術(shù)方案。相關(guān)成果當(dāng)日在線發(fā)表于國際期刊《自然》。
傳統(tǒng)3D打印技術(shù)始終難以兼顧效率與精度。逐點、逐層打印精度高但耗時久，毫米級物體加工常需數(shù)十分鐘?，F(xiàn)有體積打印技術(shù)如計算軸向光刻雖實現(xiàn)一體成型，卻因樣本旋轉(zhuǎn)、景深不足等問題導(dǎo)致離焦區(qū)域精度驟降，且僅能使用高黏度材料，應(yīng)用范圍受限。
此次研發(fā)的DISH三維打印技術(shù)，將計算光學(xué)從光場信息捕捉反向應(yīng)用于實體構(gòu)建，通過計算成像逆過程設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)了從信息獲取到實體制造的技術(shù)跨越。團(tuán)隊攻克了多視角光場高速調(diào)控、拓展景深的全息圖案優(yōu)化、數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)高精度光路矯正等關(guān)鍵難題，以操縱高維光場構(gòu)建三維實體為核心，實現(xiàn)多項技術(shù)突破。
據(jù)介紹，該技術(shù)曝光速度較傳統(tǒng)體積打印提升數(shù)10倍，0.6秒即可完成毫米級結(jié)構(gòu)打印，且因超短曝光時間大幅削弱材料流動影響，兼容從近水黏度稀溶液到高黏度樹脂的全品類打印材料。同時，技術(shù)通過自適應(yīng)光學(xué)校準(zhǔn)與全息算法融合，將同參數(shù)景深從50微米拓展至1厘米，1厘米范圍內(nèi)光學(xué)分辨率穩(wěn)定保持11微米，打印產(chǎn)物最細(xì)獨立特征達(dá)12微米。此外，打印容器無需特殊設(shè)計、無需高精度機(jī)械運動，可實現(xiàn)流體管道內(nèi)批量連續(xù)打印，大幅拓展應(yīng)用場景。
這一成果未來可應(yīng)用于組織工程、高通量藥物篩選的生物原位打印，以及光子計算器件、微型模組的工業(yè)批量制造，還有望實現(xiàn)多材料堆疊打印，賦能柔性電子、微型機(jī)器人等領(lǐng)域發(fā)展。（華凌）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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