記者12日從清華大學獲悉，該校戴瓊海院士團隊歷時5年攻關研發(fā)的計算全息光場（DISH）三維打印技術，突破傳統(tǒng)3D打印速度與精度的核心矛盾，將毫米尺寸復雜結構的曝光打印時間壓縮至0.6秒，創(chuàng)下體積3D打印領域新紀錄，為生物醫(yī)學、微納制造等前沿領域提供了全新技術方案。相關成果當日在線發(fā)表于國際期刊《自然》。
傳統(tǒng)3D打印技術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)有體積打印技術如計算軸向光刻雖實現(xiàn)一體成型，卻因樣本旋轉、景深不足等問題導致離焦區(qū)域精度驟降，且僅能使用高黏度材料，應用范圍受限。
此次研發(fā)的DISH三維打印技術，將計算光學從光場信息捕捉反向應用于實體構建，通過計算成像逆過程設計系統(tǒng)，實現(xiàn)了從信息獲取到實體制造的技術跨越。團隊攻克了多視角光場高速調控、拓展景深的全息圖案優(yōu)化、數(shù)字自適應光學高精度光路矯正等關鍵難題，以操縱高維光場構建三維實體為核心，實現(xiàn)多項技術突破。
據介紹，該技術曝光速度較傳統(tǒng)體積打印提升數(shù)10倍，0.6秒即可完成毫米級結構打印，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，技術通過自適應光學校準與全息算法融合，將同參數(shù)景深從50微米拓展至1厘米，1厘米范圍內光學分辨率穩(wěn)定保持11微米，打印產物最細獨立特征達12微米。此外，打印容器無需特殊設計、無需高精度機械運動，可實現(xiàn)流體管道內批量連續(xù)打印，大幅拓展應用場景。
這一成果未來可應用于組織工程、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、微型機器人等領域發(fā)展。（華凌）
（責任編輯：蔡文斌）
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