今天的帖子来自客博主Nicole Mosher。Nicole在技术文章团队工作，在她的角色中看到许多前沿研究项目。本周，她将分享她最近最喜欢的一款。

3D打印是一项相对较新的技术，已经吸引了用户的兴趣。这个过程很简单，但可能很耗时；它需要相互层叠细丝来创建3D结构。这些长丝通常是聚合物，但也可以是金属、玻璃、纸张、木材甚至凝胶。结果是一个3D对象，通常具有通过分层技术创建的粗糙边。

但是，如果不是通过一层又一层的细丝来创造一个物体，你可以像全息图一样把一个物体物化，把液体变成固体呢?如果可以打印出非常光滑的物体，封装现有物体的物体，或者弯曲的结构呢?

这是劳伦斯利弗莫尔国家实验室和加州大学伯克利分校的一项新研究提出的挑战。该团队的研究成果发表在学术期刊上，科学。

这种新方法创造了一种视觉显示，这是科幻电影的素材。这台打印机以《星际迷航》中的设备命名为“复制器”，这种设备可以在稀薄的空气中实现物品。然而，复制器将对象从一罐液体中具体化。

根据华盛顿邮报，“这种新方法被称为计算机轴向光刻(CAL)，它用合成树脂雕刻出一个物体，当它接触到特定的图案和光线强度时就会固化。”

一次构建一个完整的对象

根据研究人员的说法，复制器比逐层方法快几个数量级。具有讽刺意味的是，复制人的灵感源于一项我们最不可能与“快”联系在一起的技术——计算机断层扫描(CT)扫描仪。

CT扫描仪需要相当长的时间来创建详细的3D图像，医生依靠这些图像进行治疗，如癌症患者的精确放射治疗。他们花费数小时，部分原因是他们正在从大量2D图像中构建这些图像，以创建复杂的人体图像。

复制器逆转了这个过程。三维物体的图像被上传到计算机程序中，该程序将图像分解为二维碎片。就像一部老式电影一样，这些碎片串在一起形成一个视频序列，从而产生物体旋转的画面。

然后将胶片投射到一小瓶感光凝胶中，凝胶也会旋转。旋转是同步发生的，以便图像对齐以创造物体的全息图。投影系统是通过定制来控制的MATLAB脚本和程序输出图案图像使用相关的颜色波长和强度由物体的建筑组成。

正是在这里，光线在建筑过程中发挥着作用。投影的旋转图像实际上是一幅蓝图。当光子通过旋转的小瓶时，它们在某些点相互碰撞，在每个碰撞点硬化。如果光子无阻碍地通过凝胶，则不会发生硬化。

加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)助理教授海登·泰勒(Hayden Taylor)博士解释说:“随着容器的旋转，投射的模式会发生变化，所以随着时间的推移，每个点接收到的光量可以被控制。《卫报》,接受大量光线的斑点会凝固，而不保持液态的斑点则会凝固

因此，举例来说，使用一个茶杯的图像，光子会在杯柄和杯体应该在的区域发生碰撞并硬化，而不是在其他地方。一旦液体从小瓶中排出，物体就会留在后面。

相对于当前3D打印技术的优势

目前，Replicator仅用于创建小规模对象。在上面的图片中，复制者创造了罗丹的雕塑的微型版本，思想者，只有4厘米高。这个复制品展示了一些以前3D打印无法实现的功能:它完全平滑，因为在建造过程中没有分层，消除了阶梯状的山脊。

更令人印象深刻的是，“[复制器产生]几乎没有材料浪费，未处理的材料是100%可重复使用的，”加州大学伯克利分校研究生和论文的合著者侯赛因·海德里(Hossein Heidari)说。

与传统的3D打印机不同，复制器可以在构建过程中封装现有对象，也可以构建结构多样的对象，如可弯曲对象或通常需要拱门的结构。从各个角度同时构建消除了以前3D打印机中的许多产品设计障碍。

加州大学伯克利分校的研究人员对CAL方法的目标是为商业目的创建自定义对象。这种方法对于制造假肢或牙科器械尤其有益。泰勒还相信，在不久的将来，这种打印方法完全有可能制造出更大的物体。

CAL方法可能是3D打印的下一个突破。想要了解更多，请看下面的视频: