赫瑞瓦特大学的一个团队开发了一种使用近红外 (NIR) 光创建包含多种材料和颜色的复杂结构的 3D 打印新方法。
该小组由来自传感器、信号和系统研究所的 Jose Marques-Hueso 博士领导，通过修改立体光刻技术以实现多材料集成来实现这一目标。传统的 3D 打印机通常会将蓝色或紫外线激光应用于液态树脂，然后选择性地分层固化以构建物体。然而，这种方法的一个缺点是混合材料的局限性。
在一个由 EPSRC 资助的名为 MUSCLE（通过发光激发交联的多材料立体光刻技术）的项目中，科学家们使用了一种 NIR 光源，能够在树脂桶中打印更深的深度，而无需分层打印。
Heriot-Watt 表示，这些发现为行业提供了机会，尤其是那些依赖专业部件的行业，例如健康和电气行业。
Marques-Hueso 博士在一份声明中说：“我们的新方法的新颖之处在于使用材料的 NIR 隐形窗口打印深度超过 5 厘米，而传统技术具有深度限制在 0.1mm 左右。这意味着您可以使用一种材料打印，然后添加第二种材料，将其固化在 3D 空间的任何位置，而不仅仅是外表面的顶部。
“例如，我们可以打印一个几乎所有侧面都密封的空心立方体。然后我们可以稍后回来，在这个盒子里打印一个由完全不同的材料制成的物体，因为 NIR 激光会穿透以前的材料，就好像它是不可见的一样，因为实际上它在 NIR 下是完全透明的。”
从事该项目近三年的赫瑞瓦特大学博士研究员 Adilet Zhakeyev 博士补充说：“熔融沉积建模 (FDM) 技术已经能够混合材料，但 FDM 的分辨率较低，层是可见的，而立体光刻等基于光的技术可以提供分辨率低于 5 微米的光滑样品。”
据科学家称，他们项目的一个关键组成部分是开发含有表现出光学上转换的纳米粒子的工程树脂。这些纳米粒子吸收 NIR 光子并将其转化为蓝色光子，使树脂固化。这种情况是非线性的，这意味着它可以获得大部分位于激光焦点处的蓝色光子，而不是在通过它的途中。因此，NIR 可以像透明一样深入材料内部，只固化内部的材料。
新的 3D 打印方法允许在同一样品中打印具有不同特性的多种材料，例如柔性弹性体和刚性丙烯酸。该技术据称提供了许多新的打印方式，包括腔内的 3D 打印物体、破碎物体的修复以及通过皮肤的原位生物打印。
“在同一个研究项目中，我们之前开发了一种可以选择性镀铜的树脂，”Marques-Hueso 博士说。“结合这两种技术，我们现在可以使用两种不同的树脂进行 3D 打印，并通过使用简单的电镀液浴选择性地仅覆盖其中一种树脂。通过这种方式，我们可以创建 3D 集成电路，这对电子行业非常有用。”
Marques-Hueso 博士继续说道：“这项技术的一个明显优势是整台机器的制造成本不到 400 英镑。其他一些使用激光的先进技术，例如双光子聚合 (2PP)，需要价值数万磅的昂贵超快激光，但我们的情况并非如此，因为我们的专业材料允许使用廉价激光。现在我们有了支持我们主张的结果，我们希望与企业合作并进一步开发这项技术。”
