KIT新方法助力激光3D打印机实现小“身材”、低成本

2021-12-03 14:28

一般的办公室激光打印机通常尺寸并不大，相较之下3D激光打印机则可能是“庞大大物”，并且往往需要配置相对较大、较昂贵的激光系统。但这一局面将有望得到扭转。

近期，KIT团队和海德堡大学的研究人员使用一种与以往不同的方法，实现了让激光3D打印设备也能拥有小“身材”的效果。在此过程中，他们主要利用了两步吸收法，并充分发挥了廉价的小型蓝色激光二极管的效用。

据德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)团队介绍，激光打印是3D打印增材制造的首选方法，它不仅提供了更优的空间分辨率，还有助达到极高的打印速度。

一般而言，在激光3D打印打印过程中，聚焦的激光束会指向感光液体。在聚焦的焦点处，激光会“打开”特殊分子的开关，引发化学反应——这种反应会导致材料的局部硬化，然后通过移动焦点，就可以产生任意的三维微纳米结构。

具体来看，这种化学反应其实是基于所谓的双光子吸收，即两个光子同时激发分子，从而产生了所需的化学修饰。然而，这种同时激发的效果很少发生，往往要借助复杂的脉冲激光系统，激光打印机的体积更大也就难以避免。

而所谓的两步吸收法，则可以实现更紧凑、更小的3D打印打印机。第一步是光子将分子转移到中间态。在第二步中，第二个光子将分子从中间态转移到期望的激发态，并开始进行化学反应。与双光子吸收相反，两个光子的吸收不一定要同时发生。在这个过程中，使用紧凑、低功耗的连续波激光二极管也成为了关键一环。

这种技术的优势是显而易见的，无论是在设备大小，还是成本方面。KIT团队表示，基于这一突破，3D激光纳米打印机有望普及到更广泛的群体当中。

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