利用激光全息圖在幾秒鐘內創(chuàng)建出3D打印物體 無需分層

如何在幾秒鐘內創(chuàng)建復雜的3D打印物體，而不是幾小時或幾天？由勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）研究人員領導的一個科學家和工程師小組已經開發(fā)出一種使用全息圖激光器在液體樹脂罐內幾秒鐘內制造完整物體的過程。這個過程被稱為立體3D打印，該工藝克服了傳統(tǒng)增材制造的許多限制。

增材制造也被稱為“3D打印”，它有望使原型制造和制造業(yè)發(fā)生革命性的變化，但目前還存在局限性。傳統(tǒng)的3D打印通過分層打印物體來工作。這個過程使得原型能夠比機械加工更快地生產出來，并且它可以在一個單元中制造出非常復雜的形狀，而不是由幾個較簡單的單元構成。然而，這樣的過程仍然需要花費幾個小時甚至幾天的時間才能完成，并且在打印物體時，可能需要臨時結構等來支撐它，直到完成為止。

這項最新的技術由LLNL與加州大學伯克利分校，羅切斯特大學和麻省理工學院的研究人員共同開發(fā)，立體打印取代分層，同時創(chuàng)建整個物體。這是通過使用三束重疊的激光照射在一個塑料樹脂充滿的全息圖樣式的透明水箱中實現的。單一光束短時間照射不足以在短時間內固化樹脂，但是將三個激光器組合起來可以在十秒鐘左右引起固化。在物體形成之后，將多余的樹脂排出以顯示整個單元。

LLNL研究員Maxim Shusteff表示：“事實上，您可以一步完成3D零件，這確實能夠克服增材制造中的一個重要問題。我們試圖同時打印一個3D形狀，這篇論文的真正目的是要問，‘我們是否可以一次完成任意的3D形狀，而不是逐層地將各部分拼合在一起？’事實證明我們可以。”

立體印刷不僅更快更加靈活，而且不需要臨時支撐結構，甚至提供了更多的幾何靈活性。到目前為止，它已被用于創(chuàng)建正方形，橫梁，平面，任意角度的支柱，格子和復雜的彎曲物體。

然而，研究小組指出，形狀復雜程度目前存在限制，因為持續(xù)的照射會導致不需要的液態(tài)樹脂部分固化。LLNL工程師Chris Spadaccini表示：“這是下一代增材制造可能的展示。大多數3D打印和增材制造技術都是由一維或二維單元操作組成。這項技術使得制造過程成為一個完全3D的操作，這是以前沒有完成過的，如果順利對生產量的潛在影響可能是巨大的�！�

該研究成果發(fā)表在《科學進展》雜志上。