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文/陳根

不同于以平面形狀的方式將文件內(nèi)容打印出來的2D打印，3D打印需將想要打印的物品的三維形狀信息寫入到3D打印機可以解讀的文件，再等3D 打印機解讀文件后，以材料逐層堆積的方式打印出立體形狀。可以說，三維的形狀就是功能的基礎，打印出了形狀，也就打印出了功能。

其中，3D打印主要包括三維設計和逐層打印兩個過程：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型分區(qū)成為逐層的截面，指導打印機逐層進行打印。其中，3D打印一個明顯的技術限制就是：物體必須逐層構建。

對于此，近日，美國研究人員開發(fā)了一種在固定體積的樹脂內(nèi)打印3D物體的方法——打印物體完全由厚樹脂支撐，可以從任何角度進行添加。

從表面上看，這項技術似乎相對簡單：研究人員通過透鏡聚焦激光并將其照射到凝膠狀樹脂中，這種樹脂在暴露于藍光時會變硬。但研究人員沒有簡單地使用藍色激光，因為樹脂會沿著光束的整個長度固化。

相反，研究人員使用紅光和一些巧妙設計的納米材料分散在樹脂中，僅在激光的精確焦點處產(chǎn)生藍光。通過在樹脂容器周圍移動激光，他們能夠創(chuàng)建詳細的、無支撐的打印件。

研究人員專門使用一種稱為三重態(tài)融合上轉(zhuǎn)換的方法將一種波長的光轉(zhuǎn)換為另一種波長。通過使正確的分子彼此靠近，研究人員創(chuàng)建一系列能量轉(zhuǎn)移，如將低能紅色光子轉(zhuǎn)化為高能藍色光子。

通過一系列步驟，研究人員將必要的上轉(zhuǎn)換分子形成不同的納米級液滴，并將它們包裹在保護性二氧化硅殼中。然后他們將得到的納米膠囊分布在整個樹脂中，每個納米膠囊比人類頭發(fā)的寬度小1000倍。

研究人員目前正在探索同時多點打印的可能性，這將大大加快這一過程，以及以更高的分辨率和更小的比例進行打印。研究人員也在探索使用上轉(zhuǎn)換納米膠囊的其他應用，通過將不可用的低能光轉(zhuǎn)換成太陽能電池可收集的波長，將幫助提高太陽能電池板的效率。

當前，3D打印仍然作為先進制造技術被寄予厚望：許多技術創(chuàng)新站在取得突破的門檻上，但其中卻少有幾項技術有望逆轉(zhuǎn)生產(chǎn)率增長的下降。但3D打印不同——它從設計上就是一種有助于提高生產(chǎn)率的工具。

如果將3D打印和機器人結合起來，它的影響將會更大。機器人在3D空間中非常靈活，而3D打印機可以構建復雜的東西。將這兩者結合起來，沒有理由不能從零開始構建任何結構，而科學家們也在為之努力。