在3D打印技术领域,清华大学戴琼海院士团队取得了一项重大突破。他们经过5年潜心研究,成功研发出计算全息光场(DISH)三维打印技术,这一成果不仅解决了传统3D打印技术中速度与精度难以兼顾的难题,更在体积3D打印领域创造了新的纪录。
传统3D打印技术,无论是逐点还是逐层打印,虽然能够保证较高的精度,但耗时较长,尤其是对于毫米级物体的加工,往往需要数十分钟的时间。而现有的体积打印技术,如计算轴向光刻,虽然实现了一体成型,却因样本旋转和景深不足等问题,导致离焦区域的精度大幅下降,且材料选择受限,仅能使用高黏度材料。
DISH三维打印技术的出现,彻底改变了这一局面。该技术将计算光学从光场信息捕捉反向应用于实体构建,通过计算成像的逆过程设计系统,实现了从信息获取到实体制造的重大跨越。团队在研发过程中,攻克了多视角光场高速调控、拓展景深的全息图案优化、数字自适应光学高精度光路矫正等一系列关键难题,以操纵高维光场构建三维实体为核心,实现了多项技术上的重大突破。
据介绍,DISH技术的曝光速度相比传统体积打印技术提升了数十倍,仅需0.6秒即可完成毫米级结构的打印。这一超短曝光时间不仅大幅削弱了材料流动对打印精度的影响,还使得该技术能够兼容从近水黏度稀溶液到高黏度树脂的全品类打印材料。同时,通过自适应光学校准与全息算法的融合,该技术将同参数景深从50微米拓展至1厘米,且在1厘米范围内光学分辨率稳定保持在11微米,打印产物的最细独立特征达到了12微米。
DISH三维打印技术还具有打印容器无需特殊设计、无需高精度机械运动的优点,这使得它能够在流体管道内实现批量连续打印,从而大幅拓展了其应用场景。这一技术的出现,为生物医学、微纳制造等前沿领域提供了全新的技术方案。
该技术的未来应用前景广阔,可应用于组织工程、高通量药物筛选的生物原位打印,以及光子计算器件、微型模组的工业批量制造。同时,它还有望实现多材料堆叠打印,为柔性电子、微型机器人等领域的发展注入新的活力。











