新突破：体积3D打印效率提升70倍，可打印厘米级物体

导读：2026年初，清华大学研究团队提出数字非相干全息光场合成新方法，在0.6秒时间内打印出毫米级物体，现在体积3D打印领域又迎来新突破。

南极熊获悉，2026年5月，洛桑联邦理工学院（EPFL）发布了一项重量级研究成果：一套基于断层扫描的体积3D打印平台，能源效率较以往技术提升了70倍，更重要的是可以打印厘米级的物体。研究人员使用明胶树脂打印了一个真人大小的耳朵，并植入了活体细胞。

相关研究以题为“High-efficiency multi-scaleholographic volumetric 3D printing with a phase light modulator”的论文发表在《光：科学与应用》杂志上。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-026-02331-4

这项研究基于断层扫描体积增材制造（TVAM）技术，利用激光将装有光敏树脂的旋转小瓶固化成目标几何形状。早期的全息方法通过相位（光波的排列）而非振幅或亮度来编码三维形状，从而改进了传统的TVAM技术。这节省了更多激光的可用功率。

洛桑联邦理工学院（EPFL）应用光子器件实验室（LAPD）的研究团队在此基础上更进一步，推出了一种能够直接控制体打印系统中光束相位的器件。研究团队表示，此前尚未有人在此类应用中展示过这种能力。

TVAM平台使用 150 毫瓦激光二极管，可在几秒钟内固化毫米级物体，在几分钟内固化厘米级物体。

通过活细胞进行打印

生物介质对光的散射一直是生物打印领域的一大难题，会导致打印质量下降。LAPD平台利用自修复光束解决了这一问题。自修复光束是相位控制全息投影技术的一种特性，即使在细胞浸润树脂等光散射环境中也能保持分辨率。

洛桑联邦理工学院应用光子器件实验室主任克里斯托夫·莫泽表示：“我们的方法所展现出的效率和精确度，最终使得在接近临床规模上生物打印类似组织的结构成为可能。尽管嵌入的细胞导致光散射增加，但我们打印出的结构比以前使用全息方法实现的结构要大得多。”

在实验测试中，研究团队使用明胶树脂打印了一个真人大小的人耳模型。在另一个体积为 64 立方毫米的模型中，嵌入的活细胞在六天后仍保持活性，并形成了有序的网络结构。研究人员还将光引擎与散斑抑制策略相结合，以解决可能导致表面粗糙的随机光干扰问题。

本研究的主要作者、洛桑联邦理工学院应用光子器件实验室的博士生MariaAlvarez-Castaño 说：“我们的方法使体积打印更接近真实尺寸的植入物，并使用低功率激光源进行生物相容性制造。”

研究团队表示，未来的工作将着重于提高投影保真度，并研究高细胞密度生物树脂中光束整形的极限。此外，他们还计划开展直接在现有物体上或周围进行打印，并通过预测性树脂化学建模实现更精确的微尺度几何形状形成。

研究人员还报告了一种静态全息打印方法的进展，无需旋转即可将图像投射到静止的小瓶上，这一进展将进一步简化TVAM工艺。