瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種3D打印方法，可在數(shù)秒鐘內(nèi)用光將不透明的樹(shù)脂制成物體。這一突破或在生物醫(yī)學(xué)行業(yè)有良好應(yīng)用前景，例如可用于制造人工動(dòng)脈。相關(guān)研究近日發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。
早在2017年，EPFL工程學(xué)院應(yīng)用光子器件實(shí)驗(yàn)室(LAPD)的工程師們就設(shè)計(jì)了一種能夠幾乎瞬間制造物體的3D打印機(jī)。5年后，該團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了他們的打印設(shè)備和方法，可生產(chǎn)出由不透明樹(shù)脂制成的物品，而這在以前是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
EPFL的3D打印機(jī)是世界上速度最快的打印機(jī)之一。大多數(shù)3D打印機(jī)是通過(guò)一層一層地沉積材料來(lái)工作的，這一過(guò)程被稱(chēng)為增材制造。而EPFL使用的是容積法，即將樹(shù)脂倒入容器中并旋轉(zhuǎn)。工程師從不同的角度用光照射容器，使樹(shù)脂中積累的能量超過(guò)給定水平時(shí)就會(huì)固化。這是一種非常精確的方法，可以與現(xiàn)有3D打印技術(shù)相同的分辨率制造物品。
這一容積法可用于幾乎任何形狀的物體。工程師們只花了20秒就制作出《星球大戰(zhàn)》中的尤達(dá)(Yoda)的微小雕像，而傳統(tǒng)的制造工藝大約需要10分鐘。
光線能夠通過(guò)與塑料中包含的光敏化合物相互作用來(lái)固化樹(shù)脂。工程師表示，新方法只有在光線以直線穿過(guò)樹(shù)脂而沒(méi)有偏離的情況下才有效，而不透明樹(shù)脂中光無(wú)法順利傳播。為此，他們?cè)O(shè)計(jì)出一種解決方案。
首先，他們使用攝像機(jī)觀察光線通過(guò)樹(shù)脂的軌跡，然后通過(guò)調(diào)整計(jì)算來(lái)補(bǔ)償光線失真。他們還對(duì)打印機(jī)進(jìn)行了編程，以便運(yùn)行計(jì)算并校正光線，這確保了機(jī)器能適時(shí)達(dá)到固化樹(shù)脂所需的能量。于是，工程師們能夠以幾乎與透明樹(shù)脂相同的精度打印不透明樹(shù)脂中的物體，這是一個(gè)重大突破。
下一步，工程師們希望能夠同時(shí)利用新方法打印幾種材料，并將打印機(jī)的分辨率從十分之一毫米提高到微米。
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