也就是說,先有三維模型,然后通過算法將其轉(zhuǎn)化成多視角投影,最后在容器中投影出高維光場,創(chuàng)造三維實體。王旭康表示,如果能通過材料或其他化學(xué)反應(yīng)響應(yīng)三維光分布,那就很有可能利用光場構(gòu)建物體。
3D 打印領(lǐng)域存在一個天然的矛盾,如果精度高,速度通常相對較慢;如果追求速度,打印出來的物品往往很粗糙。這是因為傳統(tǒng) 3D 打印方法采用的是逐點或逐層方式,其依次投影出來的是一個點或一個面,然后再配合機械移動完成三維打印。其打印時間一般取決于線掃描、層掃描速度和材料填充的速度,總加工時間往往在幾分鐘到幾小時。
2019 年發(fā)表的一篇關(guān)于體積三維打印論文中,光束從側(cè)面射入一個旋轉(zhuǎn)運動的圓柱形容器,實現(xiàn)了類似 CT 的投影模式,將總曝光時間縮短到了 30 秒左右。而清華的這項研究最大的創(chuàng)新在于,研究團隊設(shè)計了高速旋轉(zhuǎn)的潛望鏡系統(tǒng),直接在靜止容器內(nèi)投出高精度三維光場,不僅將總曝光時間縮短到了 1 秒以內(nèi),還避免了因容器運動引發(fā)的機械振動以及材料流動問題。
馬遠矚表示,這種全新的直接三維投影的方式跳過了所有材料相關(guān)的機械掃描步驟,整個容器是靜止不動的。在精度優(yōu)化方面,為打破“高分辨率難以大景深”的物理限制,研究團隊基于在計算光學(xué)方面多年的技術(shù)積累,通過數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)方法,先把投影校準(zhǔn)精度提高到 2 個投影像素,然后將光路中的像差建模并校正,最后用全息算法對景深進行拓展。
研究人員搭建的高速旋轉(zhuǎn)的潛望鏡系統(tǒng)專為高速打印設(shè)計,能以 10 轉(zhuǎn)/秒的速度,投射由數(shù)字微鏡器件(DMD)調(diào)制的高分辨率圖案光束。DMD 能以超過 17,000 赫茲的頻率快速切換圖案,在 0.06 秒內(nèi)投影 1,000 幀,非常適合高速打印場景。但 DMD 只能原生投射出二值圖案,對算法提出了更高的要求。王旭康表示,他們設(shè)計了一套優(yōu)化算法能夠擬合灰度的光強分布,通過解決二值全息問題實現(xiàn)了相對理想的投影效果。
2026年1月12日,由中國科學(xué)院力學(xué)研究所自主研制的微重力金屬增材制造返回式科學(xué)實驗載荷,搭載于中科宇航力鴻一號遙一飛行器,成功在太空中完成金屬增材制造實驗。
2026-01-23 07:53:37我國首次實現(xiàn)太空金屬3D打印