韩国蔚山国家科学技术院的研究团队在《先进功能材料》期刊上发表了一项研究,介绍了一种新型的液滴式体积3D打印技术。该方法利用光固化树脂通过玻璃移液管逐滴形成液滴,并在悬挂状态下通过层析光投影进行快速固化,每个零件的打印时间不到一分钟,循环间隔少于三秒,显著提升了连续生产效率。

该研究解决了计算轴向光刻技术在体积增材制造中的瓶颈问题。计算轴向光刻通过旋转树脂和计算光场同时固化整个三维体积,避免了传统分层打印的速度限制,但现有系统需要繁琐的手动操作和折射率匹配液,影响了吞吐量。液滴式体积3D打印技术以液滴作为临时打印腔室,简化了流程。
在液滴式体积增材制造配置中,注射器将树脂供应到旋转的玻璃移液管,形成悬挂液滴。442纳米激光二极管照射数字微镜器件,将计算图案投射到液滴上,在几秒内固化目标形状。固化后,结构自动脱离并沉积到移动基板上,同时立即形成新液滴,实现连续生产。
然而,液滴边界的光学畸变会压缩有效曝光直径至目标尺寸的66%。研究团队开发了实时逆向光线追踪算法,结合CCD相机和基于YOLO的AI框架,自动检测液滴轮廓并计算补偿投影,以纠正畸变,确保均匀剂量传递。
启用折射校正后,系统以每秒24°的旋转速度连续打印了10个几何形状,包括晶格、空心金字塔和字母等,总制造时间约10分钟,相比传统3D打印方法更高效。打印保真度通过X射线微计算机断层扫描和Jaccard指数评估,校正后立方体和金字塔的Jaccard得分分别达到92.18%和88.93%,而未校正版本仅为55.89%和52.04%,表明液滴式体积3D打印技术能有效恢复特征精度。
当前原型的最小可重复特征尺寸约为150微米,但液滴摆动导致精细特征圆化,平均偏差25微米。研究团队表示,改进机械稳定性和平台对准是未来提升几何保真度的关键,液滴式体积3D打印技术有望推动增材制造向更高吞吐量和精度发展。









