用3D打印新技術(shù)打印出的小船

現(xiàn)在，使用激光3D打印機，我們可以按任何順序而不是逐層構(gòu)建一個物體，由此產(chǎn)生比目前更先進(jìn)的設(shè)計。相關(guān)研究近日發(fā)表于《自然》。

現(xiàn)有3D打印機的工作原理是通過噴嘴沉積一層塑料，或用紫外光固化一層樹脂。在這兩種情況下，物體都是一層一層搭建起來的，這意味著物體的懸垂部分必須由臨時支架支撐，直到打印完成。然后，人們再小心地手動拆除支架。

為了解決這個問題，美國斯坦福大學(xué)的Dan Congreve和同事發(fā)明了一種3D打印系統(tǒng)，將紅色激光聚焦在樹脂池中的特定點。樹脂中充滿了80納米寬的顆粒，一旦光線達(dá)到一定的能量閾值，這些顆粒就會將紅光轉(zhuǎn)換為藍(lán)光，而這只發(fā)生在紅色激光精確聚焦的點上。

當(dāng)這種情況發(fā)生時，周圍的樹脂會對藍(lán)光產(chǎn)生硬化反應(yīng)。這意味著材料中的單個點可以固定，而不需要沿著整個光束固化樹脂。這種靈活性消除了逐層打印的必要，為更高級的打印鋪平了道路。

Congreve表示，一個或多個激光器可以圍繞樹脂池旋轉(zhuǎn)，當(dāng)物體懸浮在厚厚的材料中時，就可以以任何順序打印物體，只需將成品從剩余的樹脂液體中取出并沖洗即可。使用現(xiàn)有3D打印機則很難打印出懸垂區(qū)域，實現(xiàn)精致設(shè)計。

“因為我們的樹脂在打印過程中是‘自給自足’的，所以不需要任何支撐，這使得零件的后期處理變得更加簡單。”Congreve說。

他還表示，“這是一項全新的技術(shù)。由于其不限于一層一層的打印過程，所以可以打印更具挑戰(zhàn)性的結(jié)構(gòu)，比如懸挑。”

這套裝置打印出了一艘小船——這種物體常常作為3D打印機的標(biāo)準(zhǔn)測試對象，因為它足夠小，并且包括舷窗這樣的精細(xì)細(xì)節(jié)和開闊的船艙空間。

“我們剛剛接觸到這項新技術(shù)的淺層。” 研究人員表示，他們計劃繼續(xù)改進(jìn)這一系統(tǒng)，以提升打印效率，“雕琢”更多細(xì)節(jié)。(王方)