無支撐的光固化3D打印

南極熊相信，很多讀者都會有疑問，“它的支撐結(jié)構(gòu)怎么辦呢？”。事實(shí)證明，無論模型有多么復(fù)雜，X線照相光固化3D打印技術(shù)都不需要支撐結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榇蛴∽鳂I(yè)的松散部分暫時被周圍的粘性樹脂支撐。

Xolo解析說，光敏樹脂材料單體的交聯(lián)，會導(dǎo)致密度變化，從而導(dǎo)致零件在重力作用下的下沉速率不同。樹脂的高打印速度和粘度使這種影響最小化，因此零件的下沉僅在制造完成后才變得明顯。”

真是難以置信�。�

X交叉光片照相體積3D打印的速度

那么，X交叉光片照相體積3D打印的速度到底有多快？論文表明，它的速度是雙光子3D打印技術(shù)的10，000－100，000倍。而且雙光子技術(shù)只能打印一些很小的物體，并且打印速度非常慢。但X線體積3D打印意味著大約每小時可以3D打印固化一升材料；如果使用更強(qiáng)大的激光光源和更精細(xì)的樹脂，打印速度將大大提高。

美國Carbon憑借CLIP連續(xù)液面光固化3D打印技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展成為全球的3D打印大型廠商，估值超20億美元。南極熊猜想，德國xolo憑借X交叉光片照相體積3D打印技術(shù)，未來也有望成為3D打印獨(dú)角獸企業(yè)。

相似的容積3D打印技術(shù)

2019年，南極熊曾經(jīng)報道過《Science》革命性“容積3D打印技術(shù)”Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction，幾十秒打印一個人像。科研人員來自美國UC伯克利和美國勞倫斯利佛摩國家實(shí)驗(yàn)室。

南極熊初步一看，感覺這個技術(shù)原理其實(shí)挺簡單

△先在一個杯子里裝上光敏樹脂液態(tài)材料，使用DLP光源進(jìn)行體曝光，轉(zhuǎn)盤帶動杯子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在指定的位置把樹脂固化。

△工作原理就像反向計算機(jī)斷層（CT）掃描一樣，在CT機(jī)中，X射線管在患者周圍旋轉(zhuǎn)，拍攝人體內(nèi)部器官的照片。然后，計算機(jī)再利用這些投影重構(gòu)出一幅3D畫面。在計算機(jī)模擬一個3D物體的情況下，研究人員從多個不同角度計算出物體的形狀，然后將由此產(chǎn)生的2D圖像輸入一臺普通的幻燈片投影儀。投影儀將圖像投射到一個裝著丙烯酸酯（一種合成樹脂）的圓柱形容器中。當(dāng)投影儀通過全方位覆蓋的圖像旋轉(zhuǎn)時，容器也以相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)。加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的電氣工程師泰勒說：“當(dāng)圓柱體旋轉(zhuǎn)時，任何接收到光量的位置都可以單獨(dú)控制�！薄叭绻�光的總量超過一定數(shù)值，液體就會變成固體�！�

△樹脂中的一種化學(xué)物質(zhì)會吸收光子，而當(dāng)吸收的光子達(dá)到一定的門檻時，丙烯酸酯就會聚合，形成固體塑料。剩下的液體隨后被移除，留下的就是固態(tài)的3D物體。幾十秒后，杯子中便3D打印出來一個人像。這速度要逆天�。”菴arbon的CLIP連續(xù)液面打印技術(shù)，還要快很多，杯子旋轉(zhuǎn)，即可打印出來物體。

△“容積3D打印技術(shù)”核心思路

△核心數(shù)學(xué)公式

這個系統(tǒng)的核心就是CAL算法，想要真正完成打印并不容易。首先得進(jìn)行三維模型的重建，包括2D的傅里葉變換。然后還得針對光敏液體的劑量進(jìn)行優(yōu)化等等。在打印過程中，還涉及氧氣抑制、光場干涉、3D空間和2D投影之間的轉(zhuǎn)換匹配等問題。

△“容積3D打印技術(shù)”制作出來的其他物件