广州网站制作企业,wordpress整体搬迁,网站建设图片上传,北京做网站比较好的2026年第3篇与3D打印技术相关的nature正刊文章于2月11日发表。来自清华大学的戴琼海院士团队发表了题为“Sub-second volumetric 3D printing by synthesis of holographic light fields #xff08;通过合成全息光场实现亚秒体积3D打印#xff09;”的文章。该研究提出了一种…2026年第3篇与3D打印技术相关的nature正刊文章于2月11日发表。来自清华大学的戴琼海院士团队发表了题为“Sub-second volumetric 3D printing by synthesis of holographic light fields 通过合成全息光场实现亚秒体积3D打印”的文章。该研究提出了一种称之为“计算全息光场DISH”的全新体积3D打印方法将打印速度本就高出常规增材制造技术几个数量级的传统体积3D打印速度再提升了数十倍且零件在1cm范围内能保持19µm的高分辨率打破了制造速度、尺寸、精度不能兼得的限制在生物医学、微纳光学组件、柔性电子、微型机器人等多个领域展现出广泛的应用潜力。3D打印制造速度的不断发展常规的3D打印技术可谓多种多样它们分别在不同的工业场景下发挥了重要作用。传统光固化SLA、DLP)技术的精度高但效率低双光子聚合TPP具有极高的精度但速度却极慢批量生产面临困难连续液面3D打印技术CLIP等虽提升了打印速度但仍然没有摆脱层层制造的基本原理。传统DLP与CLIP技术的打印过程比较为进一步提升速度体积3D打印技术应运而生。目前基于光场的体积3D打印方法主要有Xolography推出的“交叉光刻”的技术以及最初由HRL推出的“计算轴向光刻CAL ”技术等。但这两类技术均有不足。➡️ “交叉光刻”的速度限制Xolography的聚合反应由两个波长的光引发——一个来自穿过静止树脂的移动光片另一个来自正交投影——两束光同时汇聚引发固化。因此这项技术所打印的树脂就含有双色光引发剂。这种特殊的引发剂在参与一次光化学反应后会进入一种“钝化态”无法立即再次反应需要一定时间才能恢复。因此光片的移动速度就要控制因此它的基本原理就限制了其打印速率。但即便如此它仍然比TPP技术快104-105倍。双步光化学实现体积3D打印➡️ “轴向光刻”的尺寸、精度与材料限制计算轴向光刻CAL技术的原理是通过从不同角度投射2D光图案在树脂内部叠加出3D光分布从而同步打印整个零件。在具体的实践过程中并不依赖多台光机而是让树脂容器360°旋转单光机就能各个角度投射图案。论文指出树脂容器的旋转带来了一系列问题首先是没办法在固定表面上进行原位3D打印而且为了避免图案错位、振动旋转速度就得限制进一步的影响是已打印的部分会出现下沉的风险因此CAL技术需要使用高粘度树脂除此之外CAL技术难以同时保障制造尺寸与精度。计算轴向光刻技术实现体积3D打印DISH技术的核心突破对当前主流的基于光场的体积3D打印技术相比“计算全息光场”技术带来了多项突破➡️ 打印速度再提升数十倍无论是此前的“交叉光刻”还是“计算轴向光刻CAL ”体积3D打印本身的速度已经比传统基于层层制造的3D打印速度高出了几个数量级而DISH技术将体积3D打印速度再提升几十倍。此前需要几十秒才能通过体积3D打印制造的厘米级物体如今只需要不到1秒。➡️ 打印尺寸更大精度更高此前体积3D打印的尺寸受到光学器件景深的限制打印厘米级物体的精度就会变得很差而基于算法的光波传输与旋转光学所实现了动态聚焦精妙的绕过了光学器件的物理限制使体积打印能够以更高精度打印尺寸更大的物体。➡️ 打印材料更多样传统体积3D打印因为速度相对较慢已成型部分会出现下沉而不得不使用高粘度树脂而DISH技术因为速度几十倍的提升因此可以打印粘度更低的树脂其甚至可以打印与水年度接近的稀溶液。演示了DISH使用低粘度材料20% PEGDA 1000水溶液的打印过程打印成品在曝光后逐渐显现随后在重力作用下沉入水中➡️ 打印场景更加丰富与轴向光刻体积3D打印的树脂旋转相比在静态树脂中可以实现原位打印也可以用流体树脂代替静态树脂实现连续不间断和批量化的打印。多种结构连续3D打印DISH技术的实现方式为解决传统体积3D打印各种相互掣肘的技术不足清华大学的研究团队调整了CAL体积3D打印的思路——变旋转树脂容器为旋转光场同时解决了速度问题、材料选择问题以及制造精度问题。a.多角度投影用于在固定容器内生成三维光强分布b.旋转潜望镜设计用于生成由DMD调制的高速旋转光图投影右侧展示了目标模型及其实验打印结果从“物动”到“光动”就是一个思路的改变这很难吗可以说这项技术是对CAL体积3D打印技术的重构从光学模型、调制方式到精度校准全部重新设计具有根本的改变性。如果CAL体积3D打印是让慢速旋转的材料“接住”光那DISH体积3D打印就是用高速旋转的光去“雕刻”物体。DISH技术装置示意图DISH技术的主要光学器件包括405nm相干连续激光器、数字微镜设备DMD、4f系统物镜等、旋转潜望镜以及其他辅助组件用于实现以下功能➡️ 图像生成与传输激光照射到数字DMD上后其上面的数百万个微小镜子以每秒17000次的速度翻转这些极小的镜片包含了图案信息生成一个图像就被传输出去接着进行下一个图像生成和传输但这个过程极为高速且与旋转潜望镜严格同步。这就意味着在打印开始之前所有的图像就已经以二级制的形式计算好了DMD只要根据预设不断生成图像并传输即可。➡️算法驱动的“动态聚焦”包含2D图像的激光束还需要经过4f系统目的是将图像精确投射到预定的打印位置以及去除“杂光”。其光圈、物镜等光学组件是静态的改变焦点的方式通过算法实现这也是“计算全息光场”的由来——相干激光DMD输出的图案化光束实现了对光波的振幅与相位的独立控制而振幅将用于确定固化发生的位置和基础能量相位将用于确保光波在目标点精确叠加相位相反能量则抵消确保达到固化阈值。而包含了图案、光波振幅和相位的信息由算法驱动DMD实现光从DMD输出之后到达三维空间中任意一点的强度均被准确确定。这种算法驱动的动态聚焦也突破了传统体积3D打印尺寸对景深的依赖而是通过算法全息优化来绕过物理限制。每个角度的二元图案全息优化流程图➡️ 光场旋转由4f系统出射的光进入旋转潜望镜它是两个反射镜组成由伺服电机驱动潜旋转速度为10转/秒光束以45°倾角射入树脂树脂容器放于潜望镜前方通过不停旋转将图像投射到材料的不同位置。➡️ 高速连续3D打印在验证过程中DMD在0.6s内投射了1800张包含2D图案的光束以旋转潜望镜10转/秒的速度计算其旋转了6圈这意味着每个位置都投射了多张图案。这些来自不同方向、携带不同信息的激光束在树脂内部相遇并叠加只有在光强超过阈值的位置才会固化整个物体也在仅0.6秒内被打印出来。DISH 打印的各种结构和材料的高分辨率产品END总的来说这项研究所提出的体积3D打印方法是一种全新的形式它基于先进算法与硬件创新推动体积3D打印技术进入到了一个新的维度——首次实现了大体积、高分辨率、亚秒级制造。清华大学指出该技术将在生物医学、柔性电子、微型机器人、微纳光学器件等领域发挥重要作用。注本文由3D打印技术参考创作未经联系授权谢绝转载。#增材制造 #3D打印欢迎转发延伸阅读1.2026年开年首场3D打印展会比往年更有看点2.里程碑突破首个完全3D打印电机及其多功能制造平台诞生3.回收钛合金3D打印航空部件成功完成直升机试飞安全性究竟靠不靠谱4.Wohlers Report 2026发布全球3D打印市场增至242亿美元13年飙升957.7%