【光学资讯】全息断层体积增材制造技术：3D打印的革命性突破
在传统3D打印领域，基于沉积材料层的技术虽已广泛应用，但其打印速度一直是制约效率的关键因素。而今，断层体积增材制造（TVAM）技术横空出世，为3D打印带来了前所未有的速度提升，然而它也面临着效率低下的难题。不过，这一困境在EPFL应用光子器件实验室与南丹麦大学光子工程中心的联合研究中得到了有效改善。
TVAM技术原本通过激光照射旋转的树脂瓶，使树脂在累积能量超过阈值后变硬，从而在短短几秒内制造出物体，相较于传统3D打印的约10分钟耗时，优势显著。但其约1%的编码光到达树脂的低效率问题，限制了其更广泛的应用。如今，研究人员巧妙地引入三维全息图投射技术，彻底改变了这一局面。
新方法中，全息图的运用取代了传统TVAM中对投射光波振幅的编码，转而利用光波的相位，这一转变意义非凡。EPFL的ChristopheMoser教授指出，所有像素输入均对全息图像的所有平面有所贡献，这不仅大幅提升了光效率，还优化了最终3D物体的空间分辨率，因为投影图案能够在投影深度中实现精准控制。
在实际研究中，团队仅用60秒便打印出了微型船、球体、圆柱体和艺术品等复杂3D物体，且精度极高，所用光功率仅为之前研究的1/25。这一成果背后，离不开HoloTile技术的助力。由南丹麦大学的JesperGlückstad教授发明的HoloTile，通过叠加多个所需投影图案的全息图，成功消除了散斑噪声，避免了颗粒状图像的产生，使得此次研究能够制造出高保真3D打印物体，这在全息体积增材制造领域尚属首次。
该全息方法还具备独特的自我修复特性，全息光束能够在树脂中传播而不受小颗粒干扰，这对于使用载有细胞的生物树脂和水凝胶进行3D打印极为关键，为生物医学应用开辟了广阔前景。EPFL的学生兼主要作者MariaIsabelAlvarez-Castaño表示，他们计划利用该方法构建生物结构的3D复杂形状，实现组织或器官真人大小模型的生物打印。
展望未来，研究团队目标明确，即进一步将该方法效率提升一倍。Moser教授透露，借助计算方面的改进，有望实现无需旋转树脂瓶的全息体积增材制造，这将极大简化制造流程，充分挖掘大批量、节能制造工艺的潜力。此外，标准商用设备对全息图的编码能力，也增强了该方法的实用性。
TVAM技术中的全息技术无疑为下一代高效、精确、快速的体积增材制造系统奠定了坚实基础，其在3D打印领域的革命性意义，正逐步显现，有望推动制造业迈向新的高度。
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