瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的一個工程師團(tuán)隊(duì)開發(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)出由不透明樹脂制成的物品，而這在以前是無法實(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)是通過一層一層地沉積材料來工作的，這一過程被稱為增材制造。而EPFL使用的是容積法，即將樹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，使樹脂中積累的能量超過給定水平時(shí)就會固化。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。
光線能夠通過與塑料中包含的光敏化合物相互作用來固化樹脂。工程師表示，新方法只有在光線以直線穿過樹脂而沒有偏離的情況下才有效，而不透明樹脂中光無法順利傳播。為此，他們設(shè)計(jì)出一種解決方案。
首先，他們使用攝像機(jī)觀察光線通過樹脂的軌跡，然后通過調(diào)整計(jì)算來補(bǔ)償光線失真。他們還對打印機(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)到固化樹脂所需的能量。于是，工程師們能夠以幾乎與透明樹脂相同的精度打印不透明樹脂中的物體，這是一個重大突破。
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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