最新：中国科学家将体积3D打印的速度提升了至少十倍！

3D打印技术参考注意到，来自北京航空航天大学、常熟理工学院、香港理工大学、西安电子科技大学的联合团队近日在体积3D打印领域取得重大研究进展。他们提出了一种新的投影策略，使体积3D打印的速度提高了十倍！

SVIP-VAM系统：（a）稀疏投影集，其中相邻辐照视图之间的间隔明显大于 1°。（b）打印系统，由制造和监控组件组成

体积3D打印(VAM)通过一次性固化结构，实现了更快且无需支撑的打印过程。然而，传统的VAM需要与树脂槽旋转同步进行数百甚至数千次的光投影，导致单次投影效率低下；此外，打印前生成投影需要的大量计算时间。这些步骤显著增加了整体打印时间，并限制了该技术的应用范围。

研究团队开发了一种名为稀疏视图辐照加工体积增材制造（SVIP-VAM）的方法，将所需的投影数量从一千多个减少到仅需15个即可实现高质量制造，对于某些更简单的几何结构，甚至只需8个投影也可实现高质量制造。该方法将单投影效率提高了60多倍，并将投影集计算时间减少了近10倍。这些改进将推动体积3D打印技术的发展，促进其在快速制造领域的更广泛应用，包括组织工程、医疗植入物和航空航天制造。

稀疏视图投影重建

3D打印技术参考查询到，CT稀疏视图技术是一种通过减少投影数据来降低X射线辐射剂量的医学成像技术。在传统CT扫描中，投影数据通常从1000到2000个X射线源位置均匀分布采集，而稀疏视图CT将投影数据数量减少到小于100个。该技术在减少患者辐射剂量、缩短扫描时间等方面具有显著优势。然后通过优化的重建算法（如压缩感知和深度学习）来实现高质量的图像重建。

该研究的作者团队之一来自北航生物与医学工程学院，受CT中稀疏视图采样的启发，联想到体积3D打印也可以类似地采用这种方法来减少投影数。体积3D打印结构仅包含空间位置信息，与CT扫描中的灰度信息相比，其信息量要低的多。在制造过程中，最关键的一步是确定结构在打印空间中的轮廓位置。相比于整个结构所有点的位置信息，轮廓上的点数要少得多。

全圆和半圆打印

这项突破的关键在于一种名为奇偶（OE）辐照的全新投影策略。传统方法采用等间距投影，通常会收集重叠信息。相比之下，新方法会调整角度减少重复，使每个投影更有意义。模拟结果表明，这不仅提高了打印精度，还提高了流程效率，尤其是在使用较少投影的情况下。

为了测试该系统，研究团队打印了各种形状。立方体仅用四个投影打印，而圆柱体和球体则需要八个。更精细的模型，包括一个名为“思想者”的人形，则用12或15个投影完成，与用360度投影打印的模型非常相似。使用标准图像比较工具对结果进行评估，在所有情况下，使用15个投影的打印件在结构相似度和图像质量方面的得分均超过0.9。

奇偶辐照法

除了减少投影数量外，该方法还大幅缩短了计算时间。生成1440个投影所需的光图案耗时超过一小时。而使用SVIP-VAM，仅使用15个投影完成相同过程仅需约七分钟，速度提升近10倍。每个投影的效率也提高了60多倍。对于更简单的打印件，效率提升甚至更高，最高可达125倍。研究人员构建了一个定制装置来进行实验。包括一个405纳米LED光源、一个数字微镜装置、一组透镜和一个悬浮在折射率匹配液体中的树脂槽。一台摄像头实时监控打印过程，并测试了两种不同类型的树脂，以验证系统的灵活性。

SVIP-VAM 基本几何结构的打印

打印完成后，将打印件放入异丙醇中，用超声波清洗，然后在紫光下固化。最终打印件展现出良好的结构完整性和精细的细节。其中，花瓶盖模型以其精确度脱颖而出，壁厚薄至130微米。

研究证实，SVIP-VAM在不影响质量的情况下减少了体积3D打印中的光投影次数和计算时间，使其成为组织工程、医疗植入物和航空航天制造应用的有力候选技术。该研究以Sparse-view irradiation processing volumetric additive manufacturing为题发表在《国际极限制造杂志》上。

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