EPFL工程師團隊開發(fā)了一種3D打印方法，該方法使用光在幾秒鐘內用不透明的樹脂制作物體。他們的突破可能在生物醫(yī)學行業(yè)具有廣闊的應用前景，例如制造人造動脈。

早在2017年，EPFL工程學院應用光子器件實驗室(LAPD)的工程師設計了一款能夠幾乎瞬間制造物體的3D打印機?，F(xiàn)在，五年后，該團隊改進了他們的印刷機和方法，可以生產出由不透明樹脂制成的物體——這在以前是不可能的。

一個小尤達

EPFL的3D打印機是世界上速度最快的打印機之一。大多數(shù)3D打印機通過在稱為增材制造的過程中逐層沉積材料來工作，而EPFL使用的是體積法。“我們將樹脂倒入容器中并旋轉它，”洛杉磯教授克里斯托夫·莫澤說。

“然后我們以不同的角度照射容器，使樹脂在樹脂中累積的能量超過給定水平的地方固化。這是一種非常精確的方法，可以生產與現(xiàn)有3D打印技術相同分辨率的物體。”工程師的體積法可以用于幾乎任何形狀的物體，他們決定通過創(chuàng)建一個微型Yoda來測試它。他們只用了20秒就完成了這個小雕像，而傳統(tǒng)的增材制造工藝大約需要10分鐘。

用光固化材料

光線能夠通過與塑料中包含的光敏化合物相互作用來固化樹脂。洛杉磯的博士后安托萬博尼法斯說：“我們的方法只有在光線以直線穿過樹脂而沒有偏離的情況下才有效。”“到目前為止，我們一直使用透明樹脂，但我們想看看是否可以用生物醫(yī)學行業(yè)使用的那種不透明樹脂打印物體。”

在體積過程中使用不透明樹脂的挑戰(zhàn)在于光線傳播不順暢，因此難以積累樹脂固化所需的能量。“使用不透明樹脂，我們在打印物體中失去了很多分辨率，”博士JorgeMadrid-Wolff說。洛杉磯的學生。“所以我們試圖提出一種解決方案，讓我們用這種樹脂制造物體，但又不會失去我們3D打印機的優(yōu)勢。”

調整計算機計算

工程師們找到的解決方案其實很簡單。首先，他們使用攝像機觀察光線穿過樹脂的軌跡，然后設計計算機計算來補償光線失真。他們對打印機進行了編程，以運行這些計算并在打印機運行時校正光線。這確保了在所需位置達到固化樹脂所需的能量。通過調整計算機計算，工程師們能夠以幾乎與透明樹脂相同的精度打印不透明樹脂中的物體——這是一個重要的突破。

LAPD方法可用于3D打印生物材料，例如人工動??脈。下一步，工程師們希望能夠一次打印多種材料，并將打印機的分辨率從十分之一毫米提高到一微米。工程師的研究已發(fā)表在AdvancedScience上。