清华团队又在3D打印上搞了个大动作!北京时间2月12日,戴琼海院士(左三)率领团队搞出来的这项成果,刚刚在Nature上发了论文。名字叫《基于全息光场合成的亚秒级体积三维打印》(Sub-second Volumetric 3D Printing by Synthesis of Holographic Light Fields),听着就很厉害。咱们都知道,3D打印现在可是生物医学、微纳科技这些前沿领域的香饽饽。可之前那些传统方法——像逐点打印、逐层打印,还有体积打印——全都有个大毛病,那就是速度和精度很难兼顾。戴院士他们花了整整五年时间,终于把这一难关给攻破了。 他们研发出的这个“计算全息光场(DISH)”技术,直接把传统体积三维打印的曝光速度给提升了几十倍!创下了一个纪录:只要6秒就能把毫米尺寸的复杂结构给弄出来。要知道以前的技术,弄这个可是要花上整整30秒呢!除了快,精度也提升了不少。这下可好了,以后这些领域的技术升级肯定能借着这个技术找到新路子。 为啥能这么快呢?其实还是从底层逻辑上给改了。以前的办法虽然精度还行,但真要打印个毫米级的东西,慢得不行。有的像计算轴向光刻(CAL)这种一体成型的法子倒是快了不少,可容器得旋转不说,景深还短。样本一旦跑出景深范围,精度就会断崖式下降,而且还得用高粘度材料防止样品下沉,限制太大。 团队琢磨了一下,发现计算光学不光能用来“看”东西(比如成像),还能反过来用来“造”东西(比如三维打印)。于是他们就把计算光学这门技术给弄到了增材制造里。经过五年折腾,终于解决了多视角光场的高速调控、拓展景深的全息图案优化算法设计还有高精度光路矫正这些难题。 DISH系统的核心创新点就是“操纵高维光场构建三维实体”,彻底把传统三维打印的逻辑给改了。现在用这个系统打印毫米尺寸的复杂结构,曝光时间只用0.6秒就搞定了。以前那种30秒的曝光时间早就被远远甩在了后面。而且因为速度太快,材料流动的影响小了很多。以前只能用高粘度材料,现在从水那种稀溶液到高粘度树脂都能用。 以前的体积打印容器还得专门设计平面来配合机械运动才能旋转样本来修正景深问题,现在只要一个光学平面就能搞定。打印的时候容器也不用动了。这下场景可就多了去了!特别是能直接在普通的流体管道里放点材料进行打印,实现流水线式的连续批量生产。这事儿之前谁也不敢想。 最厉害的是解决了景深限制问题。之前的技术精度在景深外就会衰减得厉害。现在有了自适应光学校准和像差矫正算法的帮忙,景深直接从50微米拓展到了1厘米!实验证明系统在这1厘米范围内的光学分辨率能保持在11微米左右。所以打印出来的东西最细的特征能达到12微米。 这种多学科交叉的技术优势真是太大了!未来它在生物学里能用来打印螺旋管、分叉管这类模拟血管的结构;还能直接在培养皿或者生物组织上“原位打印”;工程制造上能用来批量生产手机相机模组或者带复杂曲面的零件;还能在容器里堆叠不同功能的材料实现“多材料打印”。不管是柔性电子、微型机器人还是高分辨率组织模型都能用得上。 想看看原文吗?链接在这里:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10114-5