导读：传统的3D打印机依赖大型复杂的机械系统，限制了打印速度、分辨率、便携性、外形尺寸和材料复杂性。为了解决这些问题，研究人员结合硅光子学和光化学，提出了第一款基于芯片的3D打印机。

想象一下，你把家门钥匙弄丢了，然后从口袋里拿出一台3D打印机来制作一把新的钥匙。

近日，据资源库了解，麻省理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在将这一愿景变为现实方面迈出了重要一步。这项工作结合了硅光子学和光化学领域，提出了首个基于芯片的3D打印技术。该系统仅由一个毫米级的光子芯片组成，没有任何移动部件，可以将可见光全息图投射到固定的树脂池中，实现非机械的3D打印。

基于芯片的3D打印微型概念验证，图片来源：《自然》

研究人员首先提出了这种基于芯片的3D打印机的概念，并概述了其关键要求。然后，通过结合可见光集成光学相控阵和可见光激活光化学等技术，进行了概念验证，演示了基于芯片的3D打印。该系统能够发射光束并非机械地引导到树脂中进行固化，成功打印出亚毫米级的体素。

此外，研究团队使用其原型在几秒钟内3D打印出任意二维形状。

基于芯片3D打印机制作的MIT徽标，图片来源：《自然》

他们的原型由一个包含160纳米厚光学天线阵列的单一光子芯片组成，整个芯片可以放在一枚美国25美分硬币上。当由芯片外的激光器供电时，天线向光固化树脂池发射可引导的可见光束。芯片位于一个透明载玻片下方，就像显微镜中使用的载玻片，载玻片中有一个浅凹槽，用于容纳树脂。研究人员使用电信号非机械地引导光束，使树脂在光束照射到的地方固化。

用于概念验证演示的3D打印机装置，图片来源：《自然》

未来，研究人员计划进一步完善这一概念，展示完整的基于芯片的体积3D打印机。他们将耦合可调节的激光器，修改标准商用SLA 3D打印机的光学元件，并开发下一代基于聚焦光学相控阵的芯片，实现高分辨率的完全非机械3D打印。

基于芯片的3D打印机的概念图，图片来源：《自然》

最终目标是通过全息光学相控阵实现单次体积3D打印，并与CMOS电子芯片集成，使用手持打印机一次性固化整个3D物体。同时，还将改进树脂以适应全息3D打印。

最后，这项工作展示了向高度紧凑、便携且低成本的下一代3D打印机迈出的重要一步。如果能够规模化并商业化，那么它将成为3D打印技术数十年来最大的突破之一。事实上，目前市场上已有唯一一家体积3D打印商业选择，即Xolo。

导读：传统的3D打印机依赖大型复杂的机械系统，限制了打印速度、分辨率、便携性、外形尺寸和材料复杂性。为了解决这些问题，研究人员结合硅光子学和光化学，提出了第一款基于芯片的3D打印机。

想象一下，你把家门钥匙弄丢了，然后从口袋里拿出一台3D打印机来制作一把新的钥匙。

近日，据资源库了解，麻省理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在将这一愿景变为现实方面迈出了重要一步。这项工作结合了硅光子学和光化学领域，提出了首个基于芯片的3D打印技术。该系统仅由一个毫米级的光子芯片组成，没有任何移动部件，可以将可见光全息图投射到固定的树脂池中，实现非机械的3D打印。

基于芯片的3D打印微型概念验证，图片来源：《自然》

研究人员首先提出了这种基于芯片的3D打印机的概念，并概述了其关键要求。然后，通过结合可见光集成光学相控阵和可见光激活光化学等技术，进行了概念验证，演示了基于芯片的3D打印。该系统能够发射光束并非机械地引导到树脂中进行固化，成功打印出亚毫米级的体素。

此外，研究团队使用其原型在几秒钟内3D打印出任意二维形状。

基于芯片3D打印机制作的MIT徽标，图片来源：《自然》

他们的原型由一个包含160纳米厚光学天线阵列的单一光子芯片组成，整个芯片可以放在一枚美国25美分硬币上。当由芯片外的激光器供电时，天线向光固化树脂池发射可引导的可见光束。芯片位于一个透明载玻片下方，就像显微镜中使用的载玻片，载玻片中有一个浅凹槽，用于容纳树脂。研究人员使用电信号非机械地引导光束，使树脂在光束照射到的地方固化。

用于概念验证演示的3D打印机装置，图片来源：《自然》

未来，研究人员计划进一步完善这一概念，展示完整的基于芯片的体积3D打印机。他们将耦合可调节的激光器，修改标准商用SLA 3D打印机的光学元件，并开发下一代基于聚焦光学相控阵的芯片，实现高分辨率的完全非机械3D打印。

基于芯片的3D打印机的概念图，图片来源：《自然》

最终目标是通过全息光学相控阵实现单次体积3D打印，并与CMOS电子芯片集成，使用手持打印机一次性固化整个3D物体。同时，还将改进树脂以适应全息3D打印。

最后，这项工作展示了向高度紧凑、便携且低成本的下一代3D打印机迈出的重要一步。如果能够规模化并商业化，那么它将成为3D打印技术数十年来最大的突破之一。事实上，目前市场上已有唯一一家体积3D打印商业选择，即Xolo。