新型全息光引擎3D打印技术效率提升70倍

日前，来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）研究团队开发出一种新型全息体积3D打印技术，使打印效率较此前技术提升70倍，能在数秒内完成毫米级结构打印，打印人体器官模型仅需几分钟。相关研究成果以“High-efficiency multi-scale holographic volumetric 3D printing with a phase light modulator”为题，发表于最新一期《光：科学与应用》杂志上。

这项技术基于一种名为“断层体积增材制造”（TVAM）的3D打印方法。与传统逐层堆叠不同，它通过激光照射旋转的光敏树脂容器，让整个三维结构一次性在体积内部“长出来”。

去年，EPFL团队在TVAM基础上开发了一种改进版的全息体积增材制造方法。这种3D打印技术通过激光照射，使装有光敏树脂的旋转小瓶固化成目标形状。在当时的研究中，研究人员利用全息图编码三维结构，通过调制光波的排列方式（相位），从而保留了更多激光能量。

此次，EPFL团队又首次在体积3D打印系统中，引入一种可直接控制光束相位的新装置，使系统效率大幅提高。实验显示，该系统可在数秒内打印完整毫米级物体，在数分钟内打印厘米级结构。更关键的是，这种相位控制让全息打印能产生具有“自愈”能力的光束，即使在含有活细胞、容易散射光线的生物材料中，也能维持较高打印精度。

研究团队利用一枚150毫瓦激光二极管，成功打印出一个与真人耳朵尺寸相当的人耳模型；在体积为64立方毫米的小型打印结构实验中，嵌入其中的活细胞在6天后依然保持活性，甚至形成了有组织的细胞网络。为进一步改善打印表面质量，团队还开发了一种新的散斑抑制方法，以减少随机光干涉造成的颗粒感。

这种方法让体积打印更加接近真实尺度植入物制造，也推动了低功率激光条件下的生物兼容制造。下一步，他们将继续提升投影精度，并探索高细胞密度生物树脂中的打印极限。他们还计划开发无需旋转树脂容器的新型全息打印方式，仅通过投射全息图即可直接制造三维结构。

相关内容：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-026-02331-4