《Nature》论文：创业公司xolo开发出双色体积3D打印方法

2021年1月11日，南极熊获悉，《Nature》杂志上发表了一篇题为 "Xolography for linear volumetric 3D printing "的论文，文章中介绍了德国柏林Aldershof科技园的研究团队开发的一种新型双色体积式3D打印方法。

这种名为xolography的新型体积打印工艺，由创业公司xolo的创始人Dirk Radzinski与IRIS Aldershof化学家Stefan Hecht和物理学家Martin Regehly一起负责。据称，新工艺解决了传统树脂打印中的三个 "严重限制"：速度、表面质量和材料特性。

Radzinski说："这是体积打印的开始，与每一项新技术一样，它需要一些时间来发展。但考虑到现在的发展速度，考虑到我们只用了有限的时间来开发这项技术，只有几个人，我真的很期待体积3D打印的未来。"

△科学家们通过xolography技术3D打印的球，图片来自Dirk Radzinski/xolo

体积式3D打印

体积式3D打印被认为是增材制造方法的下一个趋势，从所有空间方向同时打印，在几秒钟内产生整个物体。这种方法已经出现了一段时间，近年来这项技术取得了一些进展。

2017年，来自美国一系列大学的研究人员展示了一种体积3D打印的方法，而最近体积3D打印已被用于构建基于过氧化物基的太阳能电池板。

乌得勒支大学医学中心(UMC)和洛桑联邦理工学院(EPFL)之间的合作开发了一种体积式3D生物打印工艺，以创建自由形态的组织结构。

Xolography是如何工作的？

Xolography是一种双色体积式3D打印工艺，与立体光刻技术一样，利用光固化光刻胶。然而，在立体光刻技术中，当光投射到装有树脂的大桶中时，会沿着整个光路进行固化，而Xolography工艺则需要两种不同波长的光来聚合。蓝光和红光相交并同时与树脂中的双色光引发剂相遇，就会发生固化。

到目前为止，科学家们已经通过成功3D打印一个球、一个芭蕾舞演员、一个 "思想家 "雕像、一个板凳，甚至一个牙科模具来证明他们的方法。

△体积数字化制造，（a、d、g、j）3D模型，（b、e、h、k）打印物体的照片，（c、f、i、l）和后处理前的照片，图片来自《Nature》

Xolography与传统3D打印方法的比较

据Radzinski介绍，xolography有三个主要的显著特点，有别于其他利用光固化光聚合物的树脂3D打印技术。首先，由于构建板没有移动，而且在下一个部件固化之前不需要完成聚合，因此xolography工艺的速度明显加快。

其次，由于工艺速度快，同时又能保持较高的打印分辨率，通过xolography打印的零件表面异常光滑。科学家们的论文指出，xolography的分辨率可以达到以前所有已知的体积打印工艺的10倍，目的是在不需要抛光的情况下打印光学级部件，这是目前现有技术无法实现的壮举。

第三个主要区别涉及xolography工艺中使用的打印材料，Radzinski说，这些材料具有 "巨大的潜力"，可以显示出制造中所需要的特性。Xolography使用高粘性树脂，这在立体光刻技术中是不可能的，因为树脂必须在构建板和打印窗口之间快速流动。更加粘稠的树脂拥有更长的分子链，这使得科学家们能够生产出更加坚韧和耐用的物体。

Radzinski补充道："使用普通的树脂打印机，你需要一个支撑结构来固定你的对象。在容积式打印中，树脂可以支撑物体。"

△通过xolography 3D打印的牙科模具，图片来自 Dirk Radzinski/xolo

潜在的应用

Xolography非常适合打印尺寸在10厘米左右的小尺寸物体，Radzinski将牙科或助听器市场中的模型尺寸视为这种工艺的潜在 "完美 "应用。光学市场的自由形态镜片、光导体，特别是无法通过注塑生产的光学设计，也是科学家们感兴趣的领域。

Radzinski说，目前，xolography的应用在整个航空航天和汽车市场都很少见，因为在树脂的体积中打印非常大的物体是没有意义的，尽管在汽车领域偶尔会有尺寸较小的物体的使用案例。xolography方法的多功能性意味着科学家们可以打印硬的和软的物体，这可能对未来的光学、流体和生物医学设备的制造有重大影响。

Radzinski提出："在材料光谱的另一端是打印水凝胶，这项技术有很大的前景，可以在组织工程中生物打印支架，并在更遥远的未来有可能打印器官。"

关于xolography方法的更多细节可以在《Nature》杂志上发表的题为 "Xolography for linear volumetric 3D printing "的论文中找到。该论文由M. Regehly、Y. Garmshausen、M. Reuter、N. König、E. Israel、D. Kelly、C. Chou、K. Koch、B. Asfari和S. Hecht共同撰写。

目前，xolo已经制造出基于这项技术的3D打印机。

技术参数

编译自：3dprintingindustry

技术越来越成熟了