傳統的三維列印技術是一層一層地製造物體，而斷層體積積層製造（TVAM）則採用了不同的方法。 它使用雷射照射旋轉的樹脂瓶，只有當累積的能量超過特定閾值時，材料才會凝固。 TVAM 的一個主要優點是速度快–幾秒鐘內就能製作出物體，而傳統的基於層的3D 列印則需要10 分鐘左右。 然而，它的效率是一個主要缺點，因為只有約1%的投射光有助於形成預定形狀。

此方法可在數秒內製造出毫米級物體。 圖片來源：© LAPD EPFL

Christophe Moser教授領導的EPFL應用光子設備實驗室和Jesper Glückstad教授領導的SDU光子工程中心的研究人員開發出了一種更有效率的TVAM技術，相關報告請參閱Nature Communications。

他們的方法降低了製造所需的能量，同時提高了解析度。 他們的方法不是像傳統的TVAM 那樣將訊息編碼在投射光波的振幅（高度）上，而是將所需形狀的三維全像投影到旋轉的樹脂小瓶上，利用光波的相位（位置）實現更高的精度。

這一微小的變化產生了巨大的影響。 “所有像素輸入都在所有平面上對全像影像做出了貢獻，這讓我們的光效率更高，最終三維物體的空間解析度也更高，因為投影圖案可以控制在投影深度內，”Moser 總結道。

在最近發表的研究成果中，團隊在不到60 秒的時間內就列印出了複雜的三維物體，如微型船、球體、圓柱體和藝術品等，精度極高，使用的光功率是先前研究的25 倍。

全像圖是利用Glückstad教授發明的一種名為HoloTile 的技術生成的。 HoloTile 是將所需投影圖案的多個全像圖疊加在一起，消除了被稱為斑點雜訊的隨機光幹擾，否則會產生顆粒狀影像。 雖然先前已有全息體積增材製造的報道，但洛桑聯邦理工學院和洛桑國防科技大學聯合團隊的方法是首個產生這種高保真三維打印對象的方法，這主要歸功於HoloTile 的使用。

這種方法可在幾秒鐘內製造出毫米級物體。 資料來源：LAPD EPFL

EPFL 的學生兼主要作者瑪麗亞-伊莎貝爾-阿爾瓦雷斯-卡斯塔尼奧（Maria Isabel Alvarez-Castaño）解釋說，全息方法的另一個獨特之處在於，全息圖光束可以實現”自愈”，這意味著它們可以在樹脂中傳播，而不會被小顆粒甩開。 這種自癒合特性對於使用裝有細胞的生物樹脂和水凝膠進行三維列印至關重要，因此這種方法非常適合生物醫學應用。

Alvarez-Castaño說：”我們有興趣利用我們的方法構建三維複雜形狀的生物結構，從而實現生物打印，例如，組織或器官的生命尺度模型。”

展望未來，該團隊的目標是將其方法的效率再提高兩倍。 莫澤說，透過一些計算方面的改進，最終目標是利用全像體積積層製造技術，只需將全像投影到樹脂上，而無需旋轉樹脂，就能製造出物體。 這將進一步簡化體積積層製造，提高大批量、高能源效率製造流程的潛力。 他補充說，全像圖可以使用標準的商用設備進行編碼，這增加了該方法的實用性。

他總結道：”全像技術加入TVAM 技術，為下一代高效、精確、快速的體積添加製造系統奠定了基礎。”

編譯自/ ScitechDaily