▲第一作者：Martin Regehly

通讯作者：Martin Regehly & Stefan Hecht

通讯单位：Brandenburg University of Applied Science, Humboldt-Universität zu Berlin, DWI—Leibniz Institute for Interactive Materials, RWTH Aachen University, Germany

DOI：10.1038/s41586-020-3029-7

背景介绍

3D打印技术（也即增材制造）的应用范围正在迅速扩大，包括运动鞋部件、牙用陶瓷和航空航天部件的批量生产以及微流体、医疗设备和人造器官的制造。目前所使用的光诱导增材制造技术由于其对空间和时间分辨率的高度控制而特别成功，但目前如立体光刻、激光粉末床融合、连续液体界面生产及其后续技术等此类技术仍限制在逐点或分层打印——即顺序3D打印上。 而三维一体成型3D打印必将是继顺序增材制造的下一步。

本文亮点

1、作者设计开发了一种X射线摄影的体相双色3D打印技术，并实验证明了该技术具有在数秒内生成具有复杂结构特征、同时具备机械和光学功能的三维物体的能力。

2、与最先进的体相打印技术相比，该技术的分辨率比无反馈优化的轴向光刻技术高出10倍，且体积生成率比双光子光聚合高出4~5个数量级。

3、作者认为这项技术超快的体积生成率将能够促使纳米级到宏观级物体的制造成型。

4、作者期望X射线摄像术将激发从光引发剂和材料开发到投影和光片技术的研究领域，以及众多依赖快速、高分辨体相3D打印的其他应用。

图文解析

▲图1. X射线摄像3D打印技术

要点：

1、作者采用X射线摄影，通过使用两个不同波长的相交光束在受限单体体积内引发局部聚合，来消除打印过程的非线性即双色光聚合（DCP）。

2、通过添加到树脂中的双色光引发剂来介导其固化，该光引发剂由第一波长激活、第二波长引发或抑制光聚合，基于分子光电开关，不需要任何非线性化学或物理过程。

3、这种双色3D打印技术是一种可通过现成的、具有成本效益的组件来实现复杂结构及功能物体快速打印的极为灵活的技术。

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▲图2. 三维物体的X射线摄像3D制造

要点：

1、该3D打印过程保留了整个树脂体积的结构，通过周围的粘性流体矩阵来稳定和制造复杂的多组分对象。

2、与逐层打印相比，不再需要用于悬垂特征的支撑结构、精细的后处理过程，且使得与层界面相关的各向异性消失，实现了柔软物体的固化。

3、此方法具有完整三维系统一体成型的能力，而无需组装，但仍可制造包含可活动的部件。

▲图3. 打印物体结构的高分辨率表征

要点：

1、作者使用扫描电子显微镜（SEM）对打印的直径3 mm的测试板进行表征发现，其空间分辨率为：x和y方向25μm，z方向50μm。

2、作者打印了一个嵌套的富勒烯分子模型，最小的“键”直径为80μm，当其从树脂中去除后，仍然形成了直径8 mm的机械稳定结构，充分证实了外部结构不会影响内部体相打印的精度。

3、这种通过将新型双色光引发剂与用于DCP的新型投射光系统相结合的双色3D打印技术，利用DCP的潜力实现了真正快速、高分辨率的三维体相3D打印。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-3029-7