Nature 子刊：使用兩個激光器進行高速 3D 微縮打印

來源：長三角G60激光聯(lián)盟

精確、快速、廉價地從塑料中打印物體是許多3D打印過程的目標。然而，速度和高分辨率仍然是一項技術挑戰(zhàn)。KIT、Heidelberg大學和Queensland理工大學的一個研究團隊在實現(xiàn)這一目標方面取得了長足進步。它開發(fā)了一種激光打印工藝，可以在眨眼之間打印出微米大小的零件。國際團隊在《Nature Photonics》雜志上發(fā)表了這項工作。

在光片3D打印中，紅色和藍色激光用于在微米刻度上精確快速地打印物體（照片來源：Vincent Hahn，KIT）

立體光刻3D打印目前是私人和工業(yè)應用中最流行的塑料增材制造工藝之一。在立體光刻技術中，3D物體的各個層被逐個投影到一個裝滿樹脂的容器中。樹脂通過紫外光固化。然而，以前的立體光刻方法速度慢，分辨率太低。KIT研究人員使用的輕型板材3D打印是一種快速、高分辨率的替代方法。

兩階段雙色3D打印
在光片3D打印中，藍光被投射到裝滿液體樹脂的容器中。藍光預激活樹脂。在第二階段，紅色激光束提供固化樹脂所需的額外能量。然而，3D打印只能快速打印樹脂，這些樹脂會快速從預激活狀態(tài)恢復到原始狀態(tài)。只有這樣才能打印下一層。因此，返回時間決定了兩個連續(xù)層之間的等待時間，從而決定了打印速度。KIT應用物理研究所（APH）的第一作者Vincent Hahn表示：“對于我們使用的樹脂，返回時間不到100微秒，這使得打印速度更快�！�

含雙乙�；�光敏膠的雙色點掃描聚合閾值實驗。

眨眼間就能看到微米大小的結構

為了利用這種新樹脂，研究人員建造了一臺特殊的3D打印機。在這種打印機中，藍色激光二極管使用高幀速率的高分辨率顯示器將圖像投射到液體樹脂中。紅色激光形成一個薄的“光片”光束，并在樹脂中垂直穿過藍色光束。通過這種安排，團隊能夠在幾百毫秒內(nèi)，即在眨眼之間，對微米大小的零件進行3D打印。然而，它不應該就此止步。APH的Martin Wegener教授說：“使用更靈敏的樹脂，我們甚至可以在3D打印機中使用LED而不是激光。最終，我們希望打印厘米大小的3D結構，同時保持微米分辨率和高打印速度�！�

輕型3D打印設置。

該出版物是在KIT和海德堡大學聯(lián)合“3D Matter Made to Order”卓越集群的框架內(nèi)出版的。海德堡大學的Eva Blasco初級教授是有機化學研究所和分子系統(tǒng)工程與高級材料研究所的組長。

懸掛線作為3D打印體素大小基準。

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