导读：体积3D打印，被视为冲破“逐层堆叠”模式的下一代制造旅途。其中枢念念路是在树脂里面一次性合成三维光场，使结构在体内同步固化成形，从表面上大幅进步打印速率。但实践挑战恒久存在，速率与别离率难以兼得。打印越快，精度常常下跌；别离率越高，构建时刻随之拉长。

近日，清华大学戴琼海团队提议一种名为DISH（Digital Incoherent Synthetic Holography，全息光场数字非关系合成）的体积3D打印时刻，在速率与精度之间获得紧迫均衡：驱散毫米级结构0.6秒原位打印，同期达到约19微米巩固打印别离率。

有关效果发表于最新一期《Nature》，论文题为《Sub-second volumetric 3D printing by synthesis of holographic light fields》。这亦然2026年以来第三篇发表于Nature正刊的3D打印磋商效果。

从“转物”到“转光”：DISH的系统翻新

传统体积打印常常需要旋转样品以驱散多角度曝光，而DISH选拔“转光不转物”的决议。

图1：DISH的旨趣和默示图

系统在物镜前加入高速旋转潜望镜，使图案化光束以最高10转/秒绕样品投射；DMD芯片以17，000 Hz刷新投影图案，并与旋转角度精确同步。多角度光束在树脂里面叠加，变成三维光强漫衍，曝光时刻由电机转速决定。

实验清楚，在PEGDA溶液中，毫米级结构可在0.6秒内完成打印。

全息光场调制：冲破景深扬弃

为了进步别离率，系统选拔0.055 NA长责任距离物镜。但高NA常常意味着更浅的景深。团队通过引入关系激光与全息计较优化，在不迁徙焦面的情况下驱散三维光强调制，有用调制深度扩张至约1厘米，逾越物镜原始景深20倍以上。

图2：投影图案粗细全息优化算法的默示与评估

由于DMD自己只可限度亮暗，无法奏凯诊疗相位，磋商东说念主员通过全息算法，将复杂光场信息编码进二值投影图案中，驱散精确的三维光场构建。

不同于传统CAL要道选拔光泽相通模子，DISH基于波动光学模子进行全息迭代优化。濒临毫米级结构触及上亿体素的计较界限，团队选拔“由粗到精”的迭代计谋，团结梯度下跌算法裁汰计较资本。

实验标明，当投影数目逾越1000幅时驱散趋于拘谨；最终选拔1800次投影，在保证打印保真度的同期防守高速曝光智商。

快速校准：让高速系统可控

在亚秒级曝光与高别离率开动条目下，系统对过错极为明锐。

图3：DISH的实验校准

团队缔造了基于自相宜光学的快速校准要道，通过两台正交相机相聚荧光反应，开云sports逐角度修正DMD投影位置，驱散单像素级瞄准；同期引入折射模子修正界面过错。

所有这个词校准经由仅需数分钟，固定系统常常只需一次即可完成。

别离率考据：1厘米范围内巩固19μm

在精度考据中，团队打印了轴向长度1 cm、最小线宽10.8 μm的浮雕结构，测得线宽为11.0 ± 1.2 μm。

图4：DISH打印别离率的实验表征

在鱼骨、星形、三角锥和海螺等复杂结构的打印测试中，DISH系统展现出巩固而均匀的高别离智商。实验测得线宽可巩固限度在约11–12 μm范围内，星形结构的角度过错限度在36.0 ± 1.6°，而海螺模子全体巩固打印别离率约为19 μm，标明该时刻在复杂几何模式与不同空间位置下均能保抓较高的结构规复精度。

通过X射线CT对复杂雕像进行比对，也考据了结构一致性。值得关怀的是，即便隔离焦平面，DISH仍能保抓较高别离率，这关于厚层结构、生物组织构建具有实践兴味。

纠合化坐褥：体积打印走向制造模式

在完成单次高精度打印考据后，团队进一步将DISH与流体系统团结，驱散纠合化坐褥。通过泵运送材料与制品，并回收未固化树脂，每个样品曝光仅0.6秒，可在团结系统中纠合制造不同结构。

图5：通过流体通说念的DISH纠合3D打印多种结构

这冲破了传统模具批量坐褥只可换取单一模式的扬弃，也使体积打印具备“数字化批量制造”的后劲。实验展示了吊挂结构雕像、Benchy模子、仿血管螺旋管等复杂模子。由于体积同步曝光，还可打印无支撑链等结构，并支抓固定名义原位打印。

材料方面，系统兼容刚性树脂、生物水凝胶及弹性材料，清楚出在生物打印与微器件制造领域的利用空间。

{jz:field.toptypename/}

小结与瞻望

笼统来看，DISH驱散了0.6秒毫米级打印，在1厘米范围内保抓约19 μm巩固别离率，体积打印速率达333 mm³/s，体素打印速率达1.25×10⁸体素/s，在同圭臬体积打印时刻中处于伊始水平。

更紧迫的是，这项效果初度在工程层面考据，体积打印不错同期兼顾速率、精度与系统可校准性，为其走向产业化奠定基础。未来团结更高功率光源、更高别离率DMD及算法加快，性能仍有进步空间。

跟着光学与结构运筹帷幄抓续优化，DISH有望鼓励体积3D打印在生物制造与精密器件领域驱散更实质的利用落地。