三维打印技术作为现代制造业的重要支撑，生物医学、微纳制造等前沿领域起到着日益关键作用；然而,传统体积打印技术长期面临成型速度慢、材料兼容性差、景深受限等技术瓶颈,制约了有关产业的更发展。 记者从清华大学获悉,该校戴琼海院士团队经过五年持续攻关,成功研发出计算全息光场三维打印技术,在多项核心指标上实现重大突破。这项命名为DISH的新技术,将计算光学原理创新性地应用于实体构建领域,通过逆向设计计算成像系统,完成了从信息采集到实体制造的技术跨越。 据介绍,该技术最显著的突破在于成型速度的大幅提升。实验数据显示,DISH技术仅需0.6秒即可完成毫米级复杂结构的曝光成型,较传统体积打印技术提升数十倍。超短曝光时间带来的另一优势是显著削弱了材料流动对成型精度的影响,使得技术能够兼容从低粘度稀溶液到高粘度树脂的多种材料体系,极大拓宽了应用范围。 在精度控制上,研究团队自主开发的像差校正算法和三维全息算法取得关键进展。在相同参数条件下,该技术将景深从传统的50微米大幅拓展至1厘米,且在整个1厘米范围内光学分辨率稳定维持在11微米,打印产物最细独立特征可达12微米。这个技术指标的突破,为精密制造提供了更大的操作空间。 值得关注的是,DISH技术在工程实现上也体现出独特优势。该系统对打印容器无特殊设计要求,无需依赖高精度机械运动部件,可在流体管道内实现批量连续打印,显著降低了设备复杂度和使用门槛,为工业化应用创造了有利条件。 业内专家认为,这项技术的突破将为生物医学工程、微纳器件制造、柔性电子等领域带来新的解决方案。在生物医学领域,快速成型能力有望应用于组织工程支架、药物缓释载体等产品制造;在微纳制造领域,高精度和大景深特性可满足复杂微结构器件的加工需求。 该研究成果已以《基于全息光场合成的亚秒级体积三维打印》为题,在国际顶级学术期刊《自然》发表,标志着我国在增材制造领域的自主创新能力达到国际领先水平。论文发表后引起国际学术界广泛关注,多位领域专家认为这一技术路径为体积打印开辟了新方向。 从技术发展趋势看,计算光学与增材制造的深度融合代表了未来智能制造的重要方向。DISH技术的成功研发,不仅展示了基础研究向应用转化的典型路径,也为我国在高端制造装备领域掌握核心技术提供了有益借鉴。
从"把材料堆起来"到"让光场在体积内一次成形"，制造范式的变化源自基础理论、算法与工程系统的协同突破。面向未来，需要持续加强原始创新、夯实技术底座，推动科研成果与产业需求对接，让实验室中的速度与精度，转化为现实生产中的竞争力。