激光全息图可在几秒钟内创建出3D打印物体

如何在几秒钟内创建复杂的3D打印物体，而不是几小时或几天？由劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）研究人员领导的一个科学家和工程师小组已经开发出一种使用全息图激光器在液体树脂罐内几秒钟内制造完整物体的过程。这个过程被称为立体3D打印，该工艺克服了传统增材制造的许多限制。

增材制造也被称为“3D打印”，它有望使原型制造和制造业发生革命性的变化，但目前还存在局限性。传统的3D打印通过分层打印物体来工作。这个过程使得原型能够比机械加工更快地生产出来，并且它可以在一个单元中制造出非常复杂的形状，而不是由几个较简单的单元构成。然而，这样的过程仍然需要花费几个小时甚至几天的时间才能完成，并且在打印物体时，可能需要临时结构等来支撑它，直到完成为止。

这项最新的技术由LLNL与加州大学伯克利分校，罗切斯特大学和麻省理工学院的研究人员共同开发，立体打印取代分层，同时创建整个物体。这是通过使用三束重叠的激光照射在一个塑料树脂充满的全息图样式的透明水箱中实现的。单一光束短时间照射不足以在短时间内固化树脂，但是将三个激光器组合起来可以在十秒钟左右引起固化。在物体形成之后，将多余的树脂排出以显示整个单元。

LLNL研究员Maxim Shusteff表示：“事实上，您可以一步完成3D零件，这确实能够克服增材制造中的一个重要问题。我们试图同时打印一个3D形状，这篇论文的真正目的是要问，‘我们是否可以一次完成任意的3D形状，而不是逐层地将各部分拼合在一起？’事实证明我们可以。”

立体印刷不仅更快更加灵活，而且不需要临时支撑结构，甚至提供了更多的几何灵活性。到目前为止，它已被用于创建正方形，横梁，平面，任意角度的支柱，格子和复杂的弯曲物体。

然而，研究小组指出，形状复杂程度目前存在限制，因为持续的照射会导致不需要的液态树脂部分固化。LLNL工程师Chris Spadaccini表示：“这是下一代增材制造可能的展示。大多数3D打印和增材制造技术都是由一维或二维单元操作组成。这项技术使得制造过程成为一个完全3D的操作，这是以前没有完成过的，如果顺利对生产量的潜在影响可能是巨大的。”

该研究成果发表在《科学进展》杂志上。