麻省理工學院 (MIT) 創建基于芯片的手持式3D打印機

麻省理工學院 (MIT) 和德克薩斯大學 (UT) 的研究人員創建了一種概念驗證設備——第一臺基于芯片的 3D 打印機，此項研究由美國國家科學基金會(NSF) 和國防高級研究計劃局(DARPA)等組織資助。研究結果已經發表在《Nature Light Science and Applications》期刊上，題目為《Silicon-photonics-enabled chip-based 3D printer》。



這個微小的設備只有一個毫米級的光子芯片，利用可重構的光束將樹脂固化成實體形狀。此設備的亮點是沒有機械地移動部件，而是依靠片外激光器通過電信號引導光學天線。通過結合硅光子學和光化學，這個跨學科的研究團隊成功演示了一個可以操縱光束進行 3D 打印的芯片，形成包括“M-I-T”字母在內的任意二維圖案。這些形狀可以在幾秒鐘內完全成型(在幾秒鐘內生成亞毫米級體素）。


△圖片來源：《Nature Light Science and Applications》

接下來，該團隊計劃利用其研究成果制造出能夠進行全息圖立體 3D 打印的芯片，一步完成整個物體的快速固化。這種便攜式 3D 打印機可以應用于許多領域，例如幫助臨床醫生制作定制的醫療器械零部件，或者讓工程師在工地上快速制作原型。此項創新重新定義了 3D 打印的概念，使其變得手持便攜，激發了更多新的應用前景。



論文的作者、EECS 教授 Jelena Notaros 表示：“該系統完全重新定義了 3D 打印機的概念。它不再是放在實驗室工作臺上制作物品的大盒子，而是可以手持和攜帶的東西。想想由此可能產生的新應用以及 3D 打印領域可能如何改變，真是令人興奮。”

論文的主要作者、EECS 研究生 Sabrina Corsetti 解釋說：“光固化樹脂很難在紅外波長下完全固化，而過去集成光學相控陣流在激光雷達中就是在紅外波長下運行的。在這里，我們通過使用可見光固化樹脂和可見光發射芯片，在標準光化學和硅光子學之間找到平衡，將這兩種技術融合成一個全新的想法，從而創造出這種基于芯片的 3D 打印機。”


△圖片來源：《Nature Light Science and Applications》

“將兩種技術融合成一個全新理念”這一概念一針見血地詮釋了未來十年制造業研發熱潮的趨勢。這意味著不再局限于某一種單一的技術，而是將多個領域的創新成果結合起來，產生更強大、更有創意的解決方案。其中，增材制造（AM）在這一模式中扮演著關鍵角色。AM 不僅具備設計自由度，還能應用于各種高科技領域，為未來的制造業帶來無限可能。

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來源：南極熊