世界首款芯片式 3D 打印机诞生：比硬币还小，没有移动部件

导读： 长期以来，3D 打印一直因其降低制造成本、特别是适用于小批量生产而备受青睐。然而，传统 3D 打印机往往体积庞大、重量惊人，并且需要放置于稳固的平台上才能正常工作。 6 月 6 日麻省理工学院发布消息称，该校研究人员与得克萨斯大学奥斯汀分校团队合作，成功研制出全球首款芯片式 3D 打印机原型，其体积甚至比一枚硬币还要小。这项工作结合了硅光子学和光化学领域，提出了首个基于芯片的3D打印技术。该系统仅由一个毫米级的光子芯片组成，没有任何移动部件，可以将可见光全息图投射到固定的树脂池中，实现非机械的3D打印。
研究人员首先提出了这种基于芯片的3D打印机的概念，并概述了其关键要求。然后，通过结合可见光集成光学相控阵和可见光激活光化学等技术，进行了概念验证，演示了基于芯片的3D打印。该系统能够发射光束并非机械地引导到树脂中进行固化，成功打印出亚毫米级的体素。

此外，研究团队使用其原型在几秒钟内3D打印出任意二维形状。
他们的原型由一个包含160纳米厚光学天线阵列的单一光子芯片组成，整个芯片可以放在一枚美国25美分硬币上。当由芯片外的激光器供电时，天线向光固化树脂池发射可引导的可见光束。芯片位于一个透明载玻片下方，就像显微镜中使用的载玻片，载玻片中有一个浅凹槽，用于容纳树脂。研究人员使用电信号非机械地引导光束，使树脂在光束照射到的地方固化。
未来，研究人员计划进一步完善这一概念，展示完整的基于芯片的体积3D打印机。他们将耦合可调节的激光器，修改标准商用SLA 3D打印机的光学元件，并开发下一代基于聚焦光学相控阵的芯片，实现高分辨率的完全非机械3D打印。
最终目标是通过全息光学相控阵实现单次体积3D打印，并与CMOS电子芯片集成，使用手持打印机一次性固化整个3D物体。同时，还将改进树脂以适应全息3D打印。

最后，这项工作展示了向高度紧凑、便携且低成本的下一代3D打印机迈出的重要一步。如果能够规模化并商业化，那么它将成为3D打印技术数十年来最大的突破之一。事实上，目前市场上已有唯一一家体积3D打印商业选择，即Xolo。