导读：体积3D打印，被视为糟塌“逐层堆叠”模式的下一代制造旅途。其中枢念念路是在树脂里面一次性合成三维光场，使结构在体内同步固化成形，从表面上大幅提高打印速率。但践诺挑战恒久存在，速率与差异率难以兼得。打印越快，精度时时下落；差异率越高，构建时分随之拉长。
近日，清华大学戴琼海团队提议一种名为DISH（Digital Incoherent Synthetic Holography，全息光场数字非相关合成）的体积3D打印时刻，在速率与精度之间赢得伏击均衡：结束毫米级结构0.6秒原位打印，同期达到约19微米沉稳打印差异率。
相关后果发表于最新一期《Nature》，论文题为《Sub-second volumetric 3D printing by synthesis of holographic light fields》。这亦然2026年以来第三篇发表于Nature正刊的3D打印参谋后果。
从“转物”到“转光”：DISH的系统革命
传统体积打印频繁需要旋转样品以结束多角度曝光，而DISH摄取“转光不转物”的有绸缪。
图1：DISH的旨趣和暗意图
系统在物镜前加入高速旋转潜望镜，使图案化光束以最高10转/秒绕样品投射；DMD芯片以17，000 Hz刷新投影图案，并与旋转角度精确同步。多角度光束在树脂里面叠加，酿成三维光强散播，曝光时分由电机转速决定。
实验暴露，在PEGDA溶液中，毫米级结构可在0.6秒内完成打印。
全息光场调制：糟塌景深截止
为了提高差异率，系统摄取0.055 NA长责任距离物镜。但高NA时时意味着更浅的景深。团队通过引入相关激光与全息狡计优化，在不移动焦面的情况下结束三维光强调制，有用调制深度膨大至约1厘米，向上物镜原始景深20倍以上。
图2：投影图案粗细全息优化算法的暗意与评估
由于DMD自身只可限度亮暗，无法平直转念相位，参谋东说念主员通过全息算法，将复杂光场信息编码进二值投影图案中，结束精确的三维光场构建。
不同于传统CAL要道摄取明后类似模子，DISH基于波动光学模子进行全息迭代优化。靠近毫米级结构触及上亿体素的狡计范围，团队摄取“由粗到精”的迭代战略，纠合梯度下落算法缩短狡计本钱。
实验标明，当投影数目向上1000幅时扫尾趋于拘谨；最终摄取1800次投影，在保证打印保真度的同期防守高速曝光能力。
快速校准：让高速系统可控
在亚秒级曝光与高差异率滥觞条目下，系统对破绽极为敏锐。
图3：DISH的实验校准
团队成就了基于自合适光学的快速校准要道，通过两台正交相机网络荧光响应，米兰体育官方网站逐角度修正DMD投影位置，结束单像素级瞄准；同期引入折射模子修正界面破绽。
通盘这个词校准进程仅需数分钟，固定系统频繁只需一次即可完成。
差异率考据：1厘米范围内沉稳19μm
在精度考据中，团队打印了轴向长度1 cm、最小线宽10.8 μm的浮雕结构，测得线宽为11.0 ± 1.2 μm。
图4：DISH打印差异率的实验表征
在鱼骨、星形、三角锥和海螺等复杂结构的打印测试中，DISH系统展现出沉稳而均匀的高差异能力。实验测得线宽可沉稳限度在约11–12 μm范围内，星形结构的角度破绽限度在36.0 ± 1.6°，而海螺模子全体沉稳打印差异率约为19 μm，标明该时刻在复杂几何款式与不同空间位置下均能保抓较高的结构规复精度。
通过X射线CT对复杂雕像进行比对，也考据了结构一致性。值得提神的是，即便隔离焦平面，DISH仍能保抓较高差异率，这关于厚层结构、生物组织构建具有践诺酷好酷好。
联结化分娩：体积打印走向制造模式
在完成单次高精度打印考据后，团队进一步将DISH与流体系统纠合，结束联结化分娩。通过泵运送材料与制品，并回收未固化树脂，每个样品曝光仅0.6秒，可在统一系统中联结制造不同结构。
图5：通过流体通说念的DISH联结3D打印多种结构
这糟塌了传统模具批量分娩只可重迭单一款式的截止，也使体积打印具备“数字化批量制造”的后劲。实验展示了吊挂结构雕像、Benchy模子、仿血管螺旋管等复杂模子。由于体积同步曝光，还可打印无支抓链等结构，并支抓固定名义原位打印。
材料方面，系统兼容刚性树脂、生物水凝胶及弹性材料，暴知道在生物打印与微器件制造边界的期骗空间。
小结与瞻望
抽象来看，DISH结束了0.6秒毫米级打印，在1厘米范围内保抓约19 μm沉稳差异率，体积打印速率达333 mm³/s，体素打印速率达1.25×10⁸体素/s，在同措施体积打印时刻中处于起初水平。
更伏击的是，这项后果初次在工程层面考据，体积打印不错同期兼顾速率、精度与系统可校准性，为其走向产业化奠定基础。过去纠合更高功率光源、更高差异率DMD及算法加快，性能仍有提高空间。
{jz:field.toptypename/}跟着光学与结构瞎想抓续优化，DISH有望鼓吹体积3D打印在生物制造与精密器件边界结束更本色的期骗落地。
