3D打印技術以其高設計自由度、快速原型制作、減少材料浪費、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、多功能材料和多材料打印、減少工具和模具需求、提高產(chǎn)品質(zhì)量、促進創(chuàng)新、可持續(xù)性、醫(yī)療領域的獨特優(yōu)勢、教育和培訓、空間探索和遠程制造、藝術和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)以及供應鏈優(yōu)化等優(yōu)點，正在改變傳統(tǒng)的制造方式，并為各行業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，3D打印將在未來發(fā)揮更加重要的作用。
        在近一年時間內(nèi)，3D打印發(fā)文涵蓋了多篇Nature、Science的正刊和子刊，以上是列舉出來的部分研究成果，主要包含的領域包括：
材料科學：3D打印技術用于制造具有特殊性能的材料，例如具有高彈性和韌性的可打印彈性體，以及通過界面結(jié)合增強的熱電冷卻材料。這些材料在工程和工業(yè)應用中具有潛在的價值。
      生物醫(yī)學工程：3D打印在生物醫(yī)學領域的應用包括制造用于研究的人體器官模型，如陰莖模型，用于研究勃起功能障礙和恢復性功能。此外，還包括制造用于藥物測試和疾病模型構(gòu)建的生物打印活細胞結(jié)構(gòu)。  
       納米技術：3D打印技術在納米尺度上的應用，如自由空間直接納米尺度3D打印金屬和合金，通過雙光子分解和超聲快速捕獲實現(xiàn)。這種技術在納米制造和納米材料研究中具有重要意義。

熱電材料：3D打印技術用于制造熱電材料，這些材料能夠?qū)�熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，或反之。通過3D打印，可以設計和制造具有優(yōu)化熱電性能的材料結(jié)構(gòu)。

化學物理：3D打印技術在化學物理領域的應用，如可重構(gòu)的水凝膠3D打印，具有自適應雙鎖功能。這種材料在軟機器人和智能材料領域具有潛在應用。
      材料行為研究：3D打印技術用于研究材料的動態(tài)行為，例如通過3D打印制造的液態(tài)晶體彈性體的普適化驅(qū)動行為。這種研究有助于理解材料在不同條件下的性能。
       聚合物網(wǎng)絡：3D打印技術用于制造高度糾纏的聚合物網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡在材料科學中具有重要應用，如制造具有特定機械性能的塑料和復合材料。
       微流控和光學元件：3D打印技術在微流控和光學元件制造中的應用，如制造微流控設備和光學元件。這些元件在生物醫(yī)學研究、化學分析和光學系統(tǒng)中具有重要用途。
 

        這篇文章是一篇由荷蘭烏得勒支大學Riccardo Levato團隊關于體積3D打印技術的綜述文章，標題為《The road ahead in materials and technologies for volumetric 3D printing》，發(fā)表在《Nature Reviews Materials》上。文章詳細介紹了體積3D打印技術的最新進展，包括材料化學、工藝工程、硬件和計算技術的進步，并探討了該技術在光學、光子學、軟體機器人和生物打印等領域的應用前景和未來發(fā)展方向。

1.主要內(nèi)容：
 

體積3D打印技術的兩大類別：基于光的體積3D打印技術（VAM）和基于聲的體積3D打印技術。圖中具體介紹了多光束疊加打印、層析打印、光片打印、單體直接聲打印、深穿透聲學體積打印以及全息直接聲打印等技術的工作原理和特點。這些技術通過不同的方式利用光或聲能量，在材料體積內(nèi)實現(xiàn)精確的化學反應，從而快速制造出三維結(jié)構(gòu)。每種技術都有其獨特的優(yōu)勢和應用場景，例如光片打印利用光片和正交投影的交點實現(xiàn)材料的交聯(lián)反應，而聲學技術則利用聚焦超聲波實現(xiàn)材料的固化。   
 

以時間線的形式總結(jié)了體積打印技術自2017年以來的主要突破和未來幾年的預期發(fā)展。圖中列出了多種體積打印技術，如多光束疊加、層析打印、光片打印、聲學打印和超聲全息技術等，并標注了每種技術首次被展示的時間點。此外，還預測了未來的發(fā)展方向，包括利用磁場、微波、X射線等其他物理場進行體積打印，連續(xù)生產(chǎn)、材料化學感知打印、全息體積打印、新型光正交化學、人工智能和成像驅(qū)動的計量學和打印技術等。這些里程碑和發(fā)展方向展示了體積打印技術的快速發(fā)展和廣闊的應用前景。  
 

展示了體積3D打印中使用的樹脂材料的關鍵成分，包括引發(fā)劑、構(gòu)建塊和添加劑。引發(fā)劑是將不同刺激（如光和聲）轉(zhuǎn)化為化學反應的關鍵分子，常見的有單色光引發(fā)劑、雙色光引發(fā)劑和聲引發(fā)劑。構(gòu)建塊包括單體、交聯(lián)劑和（生物）聚合物，它們在打印刺激下發(fā)生化學反應，形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡。添加劑則用于改善形狀保真度和分辨率，例如流變調(diào)節(jié)劑、折射率匹配劑和對比度增強劑。這些成分共同作用，使樹脂能夠在體積打印過程中實現(xiàn)精確的化學反應和結(jié)構(gòu)形成。
 

      通過示意圖展示了體積打印技術在不同領域的應用潛力。圖4a展示了體積打印技術在制造陶瓷、玻璃和光學元件方面的應用，這些材料通過光聚合有機網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后在燒結(jié)步驟中成型。圖4b展示了體積打印技術在軟體機器人和自由移動部件制造中的應用，利用軟材料和設計自由度制造具有復雜幾何形狀和功能的軟體機器人。圖4c則展示了體積打印技術在生物打印領域的應用，包括生物打印活細胞、生物分子圖案化和工程化活材料等，這些應用展示了體積打印技術在生物醫(yī)學領域的巨大潛力。
全文總結(jié)：
     本文綜述了體積3D打印技術的最新進展，涵蓋材料化學、工藝工程、硬件和計算技術等方面。體積3D打印通過光或聲場在材料體積內(nèi)直接制造三維結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)逐層制造的局限性，實現(xiàn)了快速、無層制造。文章詳細介紹了多種體積打印技術，如光學層析打印、光片打印和聲學打印等，并討論了這些技術在光學元件、軟體機器人和生物打印等領域的應用前景。此外，文章還探討了未來發(fā)展方向，包括硬件和計算技術的進步、多材料和多技術制造的可能性，以及新材料設計的重要性。總體而言，體積3D打印技術具有廣闊的應用前景，有望推動多個領域的創(chuàng)新和發(fā)展。   

參考資料：
https://doi.org/10.1038/s41578-025-00785-3   

(責任編輯：admin)

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