新的3D列印技術有可能改變從假肢到眼鏡鏡片的設計和製造方式

一種新的3D印表機利用光線在幾分鐘內將粘稠的液體變成複雜的固體。

3d印表機被發明者戲稱為「複製器」(replicator)，以《星際迷航》(Star Trek)中可以按需實現任何物體的設備命名。與傳統3d印表機相比，3d印表機可以創建更流暢、更靈活、更複雜的物體。它還可以用新材料來包裝一個已經存在的物體——例如，在金屬螺絲刀軸上增加一個把手——這是目前的印表機難以做到的。研究人員說，這項技術有可能改變從假肢到眼鏡鏡片的設計和製造方式。

研究人員認為這是一個路線更能夠mass-customize對象,無論他們是假肢或跑步鞋，事實上，你可以從其他製造過程中提取金屬部件或其他東西，並添加可定製的幾何形狀，我認為這可能會改變產品的設計方式。大多數3D印表機，包括其他基於光的技術，一層一層地構建3D對象。這導致了沿邊緣的「階梯」效應。由於可彎曲材料在列印過程中會發生變形，而且列印某些形狀的物體(如拱門)需要支架，因此製造柔性物體也有困難。

這種新型印表機依賴於一種粘性液體，當接觸到一定的光閾值時，這種液體會發生反應，形成固體。將精心製作的燈光圖案——本質上是「電影」——投射到一個旋轉的液體圓柱體上，「一下子」固化了想要的形狀。基本上，你有一個現成的視頻投影儀，我從家裡帶來的，然後你把它插到筆記本電腦上，用它來投影一系列的計算圖像，同時一個馬達轉動一個圓柱體，裡面有3d列印樹脂，很明顯，這其中有很多微妙之處——你如何製作樹脂，最重要的是，你如何計算將要投影的圖像，但創建這個工具的一個非常簡單的版本的障礙並不高。

研究團隊使用印表機創造了一系列的物品，從羅丹的「思想者」雕像的小模型到定製的頜骨模型。目前，他們可以製作直徑達4英寸的物體。這是我們第一次不需要一層一層地構建定製3D部件，它讓3D列印真正實現了三維。

這種新型印表機的靈感來自於計算機斷層掃描(CT)，它可以幫助醫生定位體內的腫瘤和骨折。CT掃描從不同的角度將x射線或其他類型的電磁輻射投射到人體內。分析傳輸能量的模式可以揭示物體的幾何形狀。實際上，研究推翻了這一原則。試圖創建一個物體，而不是測量一個物體，但實際上，許多能夠做到這一點的基本理論，可以從計算機斷層掃描的理論中翻譯出來。

除了模式的光,這需要複雜的計算才能得到確切的形狀和強度,另一研究人員面臨的主要挑戰是如何制定材料,保持液體暴露在一點點的光,但反應形成一個堅實的暴露在大量的光。人們不希望固化的液體當然是有光線穿過它，所以從液體到固體的轉變需要有一個曝光閾值。

該3d列印樹脂由液體聚合物與光敏分子和溶解氧混合而成。光激活光敏化合物消耗氧氣。只有在氧氣耗盡的3D區域，聚合物才會形成「交聯」，將樹脂從液體轉化為固體。未使用的樹脂可以在氧氣環境中加熱回收，技術幾乎不會產生任何材料浪費，而且未固化的材料是100%可重複利用的，這是免費3D列印的另一個優勢。對象也不必是透明的。研究人員使用一種染料列印出看起來不透明的物體，這種染料能以固化波長傳輸光，但吸收大部分其他波長。它創造了一個新的立體或『一次性』3D列印框架，我們近年來已經開始建立這個框架。希望這將為許多其他研究人員探索這一令人興奮的技術領域開闢道路。

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