一項新的研究發現，通過在液態樹脂中照射光束，一種稱為“ Xolography”的新3D打印技術可以生成復雜的空心結構，包括帶有運動部件的簡單機器。

研究合著者，德國勃蘭登堡應用科學大學的實驗物理學家馬丁·雷赫利說：“我想像它就像是《星際迷航》的復制器。” “當您看到光片移動時，您可以看到從無到有的東西。”

傳統的3D打印逐層創建項目。但是，這種方法在生成空心物體時會遇到問題，因為懸垂特征會自然塌陷而沒有任何支撐它們的功能。

甲數的方法 尋求通過在液態樹脂的大桶閃耀光至3-d印刷中空結構。在這些所謂的體積技術中，光固化了它照耀的任何液體，而其余的樹脂則提供了支撐，以防止硬化的材料塌陷。

現在，德國科學家發明了一種叫做“X射線照相術”的新技術，該技術比以前的體積測量方法具有更快的速度和更高的分辨率，本月初在《自然 》雜志上詳細介紹了這項研究。他們開發了一家名為xolo的初創公司，將他們的作品商業化。

新技術使用兩種光進行打印。首先，矩形的紫外線片從初始休眠狀態到潛伏狀態激發樹脂內的特殊分子薄層。接下來，使用白光將一張打印物體的切片圖像投影到該紙張上， 僅使活化的樹脂硬化。“ Xolography”，發音為“ ksolography”，是指在這種印刷(“石墨”)技術中，相交(“ x”)光束如何產生整個(“全息”)物體。

使用X射線照相術，研究人員可以在沒有任何支撐結構的情況下生成自由漂浮的物體，例如內部帶有可響應流動液體旋轉的輪子的簡單機器，或球形籠中的球。他們還打印了一個高度詳細的3厘米寬的人胸像，該人的胸腔內部解剖特征明確，例如挖空的鼻腔通道和食道。 目前，X射線照相術可以以約55立方毫米/秒的速度打印，結構小至25微米。

一種先前的體積技術，稱為雙光子光聚合，可以生成尺寸小于100納米的特征，但速度較慢，因為此方法中使用的樹脂斑塊只有在同時吸收兩個光子時才會固化。另一種被稱為計算機軸向光刻，比雙光子光聚合快得多，但僅限于產生約300微米大的特征，因為在一個點上硬化的樹脂會干擾光線，因為它們試圖在其他區域固化樹脂。

X射線照相術比雙光子光聚合快10萬倍，并且與計算機軸向平版印刷術差不多快，因為它不依賴于每個目標點一次吸收兩個光子。Regelhy說：“兩個光子同時撞擊一個分子的可能性很小。” “因此，雙光子光聚合可能需要很長時間。”

另外，X射線照相術可以實現的分辨率大約是計算機軸向光刻術的約10倍，因為它可以快速，選擇性地僅硬化活化的樹脂，而不硬化材料的其余部分。該研究的合著者，德國亞琛大學的化學家和材料科學家史蒂芬·赫希特(Stefan Hecht)說：“我們永遠不必通過已經寫好的東西透射光。” “這與在空白紙上書寫而不是在上面已經書寫的舊頁上書寫是一樣的。”

X射線照相術的一種可能的主要應用是使用充滿活細胞的液體產生復雜的生物結構。赫克特(Hecht)指出，X射線攝影術比現有的生物打印技術具有的優勢是，細胞不會受到從生物打印機噴嘴噴出而產生的應力的破壞，這可能會損害它們。

“另一方面，我們也可以印刷非常堅硬的東西-我們可以印刷玻璃，”赫希特補充道。“我們可以使材料具有驚人的多功能性。”

研究人員建議，通過使用功能更強大的激光并修補樹脂，可以加快X射線照相術的印刷速度。此外，他們建議他們可以使用更復雜的樹脂同時印刷多種材料，以生產傳感器和電子設備等設備。

Regelhy說，未來的研究將探索如何清除殘留在印刷品中的樹脂。他指出：“這也提出了是否可以重復使用液體的問題。”