編者：中噴網(wǎng) 墨宸

北京時間2月12日凌晨，國際頂級學術期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了一項來自中國的重大科技成果——由中國工程院院士戴瓊海教授帶領的清華大學成像與智能技術實驗室研究團隊，研發(fā)出“數(shù)字非相干合成全息光場（DISH）”3D打印技術，僅需0.6秒即可完成毫米尺寸復雜物體的高分辨率三維打印，不僅刷新目前已知的3D打印速度新紀錄，更一舉破解了行業(yè)長期存在的“速度與精度”兩難困境，為生物醫(yī)學、微納科技、先進制造等前沿領域的技術升級開辟了新路徑。

戴瓊海院士（左三）團隊

作為科學研究和工業(yè)生產(chǎn)的重要工具，3D打印技術的高性能突破一直備受關注，但長期以來，“速度和精度”的矛盾始終制約著其發(fā)展。傳統(tǒng)3D打印多采用逐點或逐層掃描模式，打印材料與探頭間的精密機械運動雖能保障精度，卻導致效率極低——毫米級物體的高分辨率打印往往需要幾十分鐘甚至幾個小時才能完成，難以滿足科研與生產(chǎn)中的高效需求。即便現(xiàn)有高速3D打印技術（如計算軸向光刻CAL）采用一體成型方式提升了速度，也存在明顯局限：不僅要求容器旋轉(zhuǎn)，還受景深不足影響，離焦區(qū)域精度顯著衰減，且只能使用高黏度材料防止樣品下沉，適用范圍大打折扣。此外，現(xiàn)有技術對容器結構的特殊要求，也進一步限制了其應用場景的拓展。

突破的關鍵，源于團隊對計算光學技術的創(chuàng)新性應用?；谠谟嬎愎鈱W領域的長期深耕，研究團隊發(fā)現(xiàn)，這項原本用于“捕捉光場信息”（如成像觀測）的技術，可反向應用于“利用光場構建物體”，通過成像光路的逆過程設計系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)從信息獲取到實體制造的技術跨越。歷經(jīng)5年不懈攻關，團隊先后攻克多視角光場的高速調(diào)控、拓展景深的全息圖案優(yōu)化算法設計、基于數(shù)字自適應光學的高精度光路矯正等一系列核心難題，最終成功研發(fā)出DISH 3D打印技術，徹底改寫了傳統(tǒng)3D打印的底層邏輯。

打印過程實拍，不到一秒即可完成毫米尺寸物體打印

實驗數(shù)據(jù)見證著這項技術的顛覆性突破：其生成毫米尺寸復雜結構的加工時間僅需0.6秒，打印速率可達每秒333立方毫米，遠超傳統(tǒng)體積3D打印技術30秒的曝光水平，被團隊成員吳嘉敏副教授明確稱為“目前已知3D打印的最高速率”。在精度方面，該技術同樣表現(xiàn)突出，最細可打印12微米尺寸的結構，更通過自適應光學校準、像差矯正算法與全息算法的深度融合，將同參數(shù)條件下的景深從傳統(tǒng)的50微米拓展至1厘米，且在1厘米范圍內(nèi)，系統(tǒng)光學分辨率始終保持11微米，從根本上解決了傳統(tǒng)技術“焦面附近精度高、離焦區(qū)域精度衰減”的痛點。

除了速度與精度的雙重突破，DISH技術還具備多項獨特優(yōu)勢，大幅拓展了3D打印的應用邊界。其一，材料兼容性極強——由于曝光時間極短，大幅削弱了材料流動對成型質(zhì)量的影響，從近水黏度的稀溶液到高黏度樹脂，各類材料均可兼容，打破了傳統(tǒng)高速3D打印對材料粘度的限制。其二，容器要求極為簡便，僅需容器具備一個光學平面，打印過程中容器保持靜止即可，無需高精度相對運動，大幅降低了設備成本與操作難度。尤為值得關注的是，該技術可直接在普通流體管道內(nèi)放置打印材料，實現(xiàn)流體環(huán)境中的批量、連續(xù)打印，這是傳統(tǒng)體積3D打印技術無法完成的突破。

管道內(nèi)全自動超快連續(xù)三維打印，每次均可打印不同的三維形狀

“DISH技術為相關領域技術升級提供了新的解決方案。”戴瓊海院士表示，這項整合了光學工程、控制理論、計算機算法、材料科學等領域優(yōu)勢的多學科交叉成果，應用前景十分廣闊。在工程制造領域，它有望融入流水線，批量生產(chǎn)光子計算器件、手機相機模組等微型組件，還能精準打印帶有尖銳角度、復雜曲面的精密零件，助力高端制造提質(zhì)增效；在生物醫(yī)學領域，可利用生物相容性材料打印模擬血管的螺旋管、分叉管，甚至能在培養(yǎng)皿、生物組織上實現(xiàn)“原位打印”，為組織工程、高通量藥物篩選打開新通道。未來，該技術還有望實現(xiàn)“多材料打印”，進一步拓展至柔性電子、微型機器人、高分辨率組織模型等更復雜的應用場景，為我國在前沿制造領域搶占國際先機提供有力支撐。

此次成果的發(fā)表，不僅彰顯了我國在3D打印領域的自主創(chuàng)新實力，更標志著我國在計算光學與增材制造的交叉領域達到世界領先水平。隨著DISH技術的進一步完善與產(chǎn)業(yè)化推進，將持續(xù)推動相關產(chǎn)業(yè)的技術變革，為我國先進制造高質(zhì)量發(fā)展注入新動能。

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