Heteromerge微納制造突破：MergeOne打印頭可實現(xiàn)多材料雙光子聚合3D打印

導讀：多材料3D打印，無論是金屬還是塑料，都是一個熱門話題，如今正進入3D打印領(lǐng)域最先進的領(lǐng)域之一：微米和納米尺度。

2025年9月18日，南極熊獲悉，德國初創(chuàng)公司Heteromerge開發(fā)一款用于多材料2PP（雙光子聚合）3D打印的打印頭——“MergeOne”。憑借這款創(chuàng)新的打印頭系統(tǒng)，Heteromerge能夠在一次打印過程中使用多種材料制造高精度、自由形態(tài)的3D微結(jié)構(gòu)。

Heteromerge 打印頭使用戶能夠設(shè)計和打印具有嵌入式功能的最小自由形態(tài)結(jié)構(gòu)。通過組合不同的材料，用戶可以定制設(shè)計的結(jié)構(gòu)、機械和光學特性，從而實現(xiàn)單一材料打印曾經(jīng)無法實現(xiàn)的應(yīng)用。

多材料打印的細微之處

將多種材料集成到單一結(jié)構(gòu)中，可以實現(xiàn)更廣泛的功能。不同的材料能夠直接在一個組件內(nèi)微調(diào)剛度、柔韌性或光學色散等特性。這使得將多種功能集成到緊湊的3D結(jié)構(gòu)中成為可能。

這一進步的重要性在微光學、微機械和微流體等領(lǐng)域顯而易見。例如，人們可以制造緊湊的復合光學元件，用于移動設(shè)備、無人機和微創(chuàng)醫(yī)療器械中使用的微型輕量化攝像頭模塊。正如彩色打印在二維世界中取代黑白打印一樣，多材料打印有望在3D制造中取代單一材料打印。用戶將在一個無縫的流程中設(shè)計所需的結(jié)構(gòu)、選擇材料并實現(xiàn)最終結(jié)果。

為了實現(xiàn)這一愿景，需要一種新的技術(shù)方法。Heteromerge 已邁出了第一步，推出了 MergeOne 打印平臺，基于開放流體系統(tǒng)中的材料交換原理構(gòu)建。

將 2PP 系統(tǒng)改造為開放式流體

任何現(xiàn)有的 2PP 3D 打印機均可升級，使用多種材料進行納米級打印。Heteromerge MergeOne 系統(tǒng)可與現(xiàn)有的 2PP 打印機無縫集成，將其功能擴展到多材料生產(chǎn)，同時不影響對齊、速度或分辨率。打印頭確保在更換材料時，物體始終處于激光焦點內(nèi)。這意味著用戶可以在不同材料區(qū)域之間實現(xiàn)完美對齊，疊加精度優(yōu)于 50 納米。

自動化原位材料交換無需人工操作，使多材料打印速度比傳統(tǒng)方法快十倍。2PP 技術(shù)的完整分辨率保持不變，橫向分辨率可達 150 納米，縱向分辨率可達 400 納米。該工藝不受基材限制，可在單個器件、現(xiàn)有組件或大型晶圓（無論透明或不透明）上進行打印。

Heteromerge 方法中最重要的創(chuàng)新之一是獲得專利的開放式流體置換系統(tǒng)，允許在打印過程中進行原位材料交換，確保工作流程的連續(xù)性，而不會丟失焦點或?qū)?。正因如此，Heteromerge 能夠以非凡的精度進行多材料打印，同時顯著縮短打印時間。

這項技術(shù)足夠靈活，既能支持小型原型，也能支持大規(guī)模生產(chǎn)。節(jié)省體積的材料供應(yīng)能力使其成為大面積應(yīng)用的理想選擇，同時對于精密的納米級器件也能保持高效。

多材料打印技術(shù)的應(yīng)用

Heteromerge 的多材料2PP 打印技術(shù)在多個行業(yè)擁有廣泛的應(yīng)用。例如，在光學領(lǐng)域，該技術(shù)能夠制造多材料復合透鏡系統(tǒng)。這些透鏡由折射率不同的單個元件組成，使設(shè)計人員能夠在更寬的范圍內(nèi)優(yōu)化性能。由于 2PP 能夠生產(chǎn)表面光潔度低于 10 納米 RMS 的自由曲面聚合物光學元件，因此制成的透鏡不僅精度高，而且比傳統(tǒng)制造的光學元件更輕、組裝成本更低、更耐用。

這種自由曲面方法簡化了設(shè)計，降低了組裝成本，減輕了重量，并降低了對機械沖擊的敏感性。多材料技術(shù)通過優(yōu)化寬帶透鏡特性、提高焦距、改善離軸成像以及提高對錯位的容忍度，進一步提升了性能。這些進步對于光束掃描、光學數(shù)據(jù)處理和成像系統(tǒng)等應(yīng)用而言至關(guān)重要。

在醫(yī)學領(lǐng)域，多材料打印技術(shù)可以生產(chǎn)微針和微創(chuàng)手術(shù)器械。在微流體領(lǐng)域，它使得創(chuàng)建集成流道的高性能芯片實驗室設(shè)備成為可能。在機械和數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，它為微米和納米尺度的緊湊型功能性組件奠定了基礎(chǔ)。

Heteromerge 在變革3D 微打印的道路上已經(jīng)取得了多個里程碑。初步概念驗證表明，多材料打印可以通過開放流體系統(tǒng)中的材料交換實現(xiàn)。由此，多材料打印頭的概念應(yīng)運而生，并通過原型開發(fā)進行了驗證。公司獲得了德國政府的資助，作為支持科研機構(gòu)高科技衍生產(chǎn)品的一部分。隨后，多材料打印頭的原型通過種子前投資者支持的項目交付給試點客戶。MergeOne 平臺的成功推出，使多材料 2PP 打印技術(shù)在科研和工業(yè)領(lǐng)域成為現(xiàn)實。

展望未來，Heteromerge 致力于進一步開發(fā)打印頭技術(shù)和控制軟件。發(fā)展路線圖包括擴展功能性微結(jié)構(gòu)的范圍并實現(xiàn)量產(chǎn)。為了加速這一進程，公司正在積極尋求種子資金和能夠為其愿景提供財務(wù)和專業(yè)支持的合作伙伴。