基于芯片的 3D 打印机可以随时随地制作原型 – 3D打印行业资讯网

最近，麻省理工学院 (MIT) 和德克萨斯大学奥斯汀分校 (UT Austin) 的一个团队发明了一款基于芯片的概念验证型 3D 打印机。该设备体积小到可以装在一枚美国硬币上，由一个 1 毫米级的光子芯片组成，该芯片将一束可重构的光束发射到树脂井中，当光线照射到树脂井中时，树脂井就会凝固成固体形状。

随着进一步发展，这种基于芯片的 3D 打印机可用于快速创建小型定制物品。

该原型取消了移动部件，而是使用微型光学天线阵列将光束引导到快速固化树脂中，将硅光子学与光化学相结合，打印任意二维图案。由 Jelena Notaros 教授领导的麻省理工学院研究小组之前开发了集成光学相控阵系统，该系统使用微型天线阵列通过半导体制造工艺在芯片上创建光束控制装置。通过加速或延迟天线阵列两侧的光信号，可以将发射的光束移动到某个方向。

该团队与德克萨斯大学奥斯汀分校助理教授扎克·佩奇领导的团队合作，后者展示了使用可见光波长快速固化的专用树脂。该论文的主要作者萨布丽娜·科尔塞蒂说：“光固化树脂很难在红外波长下固化，而红外波长正是过去集成光学相控阵系统中激光雷达使用的波长。”

他们的原型由一个光子芯片组成，该芯片包含一个 160 纳米厚的光学天线阵列。当由芯片外部的激光供电时，天线会向光固化树脂孔发射一束可操纵的可见光。芯片位于透明玻璃载玻片下方，类似于显微镜中使用的玻璃载玻片，该载玻片上有一个浅凹口以容纳树脂。研究人员使用电信号非机械地操纵光束，使树脂在光束击中的地方固化。

研究人员没有加热芯片来调制可见波长的光，而是使用液晶来创建集成到芯片上的紧凑型调制器。该材料独特的光学特性使调制器非常高效，长度只有约 20 微米。芯片上的单个波导可容纳来自片外激光器的光。波导上有微小的分接头，可将光传送到每个相。该团队密切合作，仔细调整树脂的化学组合和浓度，以磨练出具有长保质期和快速固化速度的配方。事实上，原型能够在几秒钟内打印出形状。

长远来看，研究人员设想了一种系统，其中光子芯片位于树脂井的底部，并发射可见光的 3D 全息图，在一个步骤中迅速固化整个物体。诺塔罗斯说，这将需要一种全新的芯片设计，论文中对此进行了部分描述。