作者：Martin Wehner 博士、Achim Lenenbach 博士

　　弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所與工業(yè)伙伴一起開發(fā)了一種新型系統(tǒng)，用于通過光交聯(lián)技術(shù)生產(chǎn)高分辨率的微部件。

　　由于他們在“通過結(jié)合紫外聚合和多光子聚合實現(xiàn)增材制造的高生產(chǎn)率和細(xì)節(jié)精度”（HoPro-3D）項目中的工作，現(xiàn)在可以經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)聚合物微結(jié)構(gòu)并進(jìn)行定制。

　　弗勞恩霍夫的專家們與亞琛的LightFab、多特蒙德的Bartels Mikrotechnik 和Bergisch Glabach 的Miltenyi Biotec共同參與了“HoPro-3D”項目。他們開發(fā)了一種新型的3D 打印機(jī)，將快速二維曝光、滾動數(shù)字光處理（DLP）與高分辨率激光工藝多光子聚合（MPP）結(jié)合起來，用光聚合物生產(chǎn)微部件。HoPro-3D 三維打印機(jī)有兩個可選擇的曝光系統(tǒng)，用于構(gòu)建高速（滾動DLP）或高精度（MPP）。DLP 模塊的發(fā)射波長為365 納米，以10 微米的像素分辨率曝光微部件的基本結(jié)構(gòu)。作為補(bǔ)充，飛秒激光器和MPP 模塊可用于書寫分辨率約為2 微米的輪廓線。

　　逐層的方法使得在已經(jīng)打印好的DLP 結(jié)構(gòu)上建立最精細(xì)的MPP 結(jié)構(gòu)成為可能，從而快速創(chuàng)建具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和高分辨率細(xì)節(jié)的擴(kuò)展部件。實驗室的模式允許未來可以生產(chǎn)60mm×100mm 的組件。

　　快速而精確地組合過程

　　HoPro-3D 系統(tǒng)的控制軟件使用戶能夠在兩個曝光模塊之間順利切換。此外，他們可以使用CAD 數(shù)據(jù)來決定何時在打印過程中進(jìn)行切換。在部件逐層堆積過程中，可以在兩種工藝之間多次切換。

　　弗勞恩霍夫團(tuán)隊的生物加工小組負(fù)責(zé)人Martin Wehner博士說：“制成原理已經(jīng)清晰，相應(yīng)的設(shè)備已經(jīng)完備并且進(jìn)行了廣泛測試。2022 年春季完工后，實驗室原型已經(jīng)可以作為弗勞恩霍夫SiCellNet 網(wǎng)絡(luò)的一部分。SiCellNet 集群構(gòu)成了研究分析、分揀和提供活細(xì)胞的新工具和制造技術(shù)的中心聯(lián)系點(diǎn)。因此，組合工廠的性能和過程的控制可以得到最佳的擴(kuò)展。”

　　在中小企業(yè)創(chuàng)新計劃資助的后續(xù)項目“通過高分辨率無縫3D 打印進(jìn)行精確組裝”（PANDA）中，弗勞恩霍夫團(tuán)隊自2022 年1 月以來一直在擴(kuò)大基于DLP 的工藝性能，從中積累的技術(shù)將應(yīng)用于HoPro-3D 系統(tǒng)，以不斷提高3D 打印的經(jīng)濟(jì)效率。

　　在生物醫(yī)學(xué)分析方面的應(yīng)用

　　現(xiàn)在，弗勞恩霍夫團(tuán)隊有了建立微通道結(jié)構(gòu)的能力，以節(jié)省時間和成本的方式為客戶開發(fā)特定應(yīng)用。由于不需要在不同設(shè)備之間來回切換，較小的功能元件可以直接集成到較大的部件中。此外，由于MPP 工藝精度的提高，在生產(chǎn)過程中微觀結(jié)構(gòu)的高局部功能密度可以集成到組件中。

　　這項技術(shù)的潛在應(yīng)用有很多，包括用于實驗室診斷和快速測試的微流控芯片、微機(jī)械部件和用于高效醫(yī)療診斷的完整微流控系統(tǒng)，在不需要進(jìn)一步實驗室測試的情況下，在患者身邊提供現(xiàn)場診斷。

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