近年提出的基于DMD动态掩模面投影微立体光刻已经显示出更好的性能和应用前景，目前面投影微立体光刻主要采用数字DMD作为动态掩模。微立体光刻已经被用于组织工程、生物医疗、超材料、微光学器件、微机电系统(MEMS)等众多领域。

尤其是美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和麻省理工学院采用面投影微立体光刻制造的超材料是该工艺重大代表性应用成果。

目前多数微立体光刻工艺被限定使用单一材料，然而对于许多应用(诸如组织工程、生物器官、复合材料等)需要多种材料的微纳结构。

Choi 等人开发了基于注射泵的面投影微立体光刻，实现了多材料微纳尺度3D打印，注射泵被集成到现有的微立体光刻系统中，用于多种材料的输送和分配。他们利用开发的装置和工艺，已经实现了多材料(三种不同树脂材料)微结构 3D 打印，如图2所示。

图 2 基于多材料微立体光刻工艺打印三材料微结构 (a) 多材料 CAD 模型; (b) 打印的 Rook 和 Post and helix 结构

微立体光刻成型材料以光敏树脂为主，Zhang 等人开发了基于陶瓷材料的微立体光刻工艺，微结构分辨率达到 1.2 µm，已经制造出直径400 µm的陶瓷微齿轮，以及深宽比达到16的微管。

对于基于陶瓷材料的微立体光刻，为了进一步提高精度和表面质量，需要降低陶瓷浆料的黏度(减小层厚和获得高质量的涂层)，Adake 等人使用羧酸作为分散剂，1，6己二醇二丙烯酸酯树脂，并提出一种约束表面质量技术，避免陶瓷零件后处理烧结过程中出现裂纹缺陷。

维也纳Lithoz公司基于其核心专利技术基于光刻陶瓷制造(lithography-based ceramic manufacturing，LCM)，已经开发出工业级陶瓷3D打印机(CeraFab 7500)，其平面分辨率达到 40 µm。

通过光学再设计，提高曝光和成像均匀性；引入准直透镜和棱镜到光路系统中，缩短光路距离、减小设备体积，Ha 等人研发了一种新型面投影微立体光刻系统，目标是用于介观尺度微结构阵列的规模化制造。此外，微立体光刻也被用于微制造中的免装配工艺，极大降低生产成本，提高产品的可靠性。

2015 年3月20日，Carbon3D 公司的 Tumbleston 等人在美国 Science 上发表了一项颠覆性3D打印新技术：CLIP 技术。CLIP 技术不仅可以稳定地提高3D打印速度，同时还可以大幅提高打印精度。

打破了3D打印技术精度与速度不能同时提高的悖论，将3D打印速度提高100倍，并且可以相对轻松地得到无层面(layerless)的打印制品。困扰 3D 打印技术已久的高速连续化打印问题在CLIP技术中被完全克服。

图3(a) 是CLIP技术的基本原理，以及在 Science 上的封面 (图 3(b))。CLIP 的基本原理：底面的透光板采用了透氧、透紫外光的特氟龙材料(聚四氟乙烯)，而透过的氧气进入到树脂液体中可以起到阻聚剂的作用，阻止固化反应的发生。

氧气和紫外光照的作用在这个区域内会产生一种相互制衡的效果：一方面，光照会活化固化剂，而另一方面，氧气又会抑制反应，使得靠近底面部分的固化速度变慢(也就是所谓的“Dead Zone”)。

当制件离开这个区域后，脱离氧气制约的材料可以迅速地发生反应，将树脂固化成型。除了打印速度快，CLIP 系统也提高了 3D 打印的精度，而这一点的关键也还在“死区”上。

传统的 SLA 技术在打印换层的时候需要拉动尚未完全固化的树脂层，为了不破坏树脂层的结构，每个单层切片都必须保证一定的厚度来维持强度。而 CLIP 的固化层下面接触的是液态的“死区”，不需要担心它与透光板粘连，因此自然也更不容易被破坏。

于是，树脂层就可以被切得更薄，更高精度的打印也就能够实现了。CLIP实现了高速连续打印。

图 3 CLIP 技术基本原理和 Science 封面 (a) CLIP 原理示意图; (b) Science 封面和 CLIP 打印的微纳结构

最近，澳洲Gizmo 3D公司展示了另一个速度超快的光固化(SLA)3D打印机，号称超过了CLIP。Gizmo 3D 采用的是自上而下打印模式，而非自下而上的打印(Carbon3D公司)。

此外，来自美国 University of Buffalo的Pang也开发了一种类似 CLIP 工艺，但不使用可透氧气的窗口，而是通过一种特殊的膜来创建未固化树脂薄层。这种特殊的膜有2个优势。

首先，它比可透氧窗口便宜得多，其价格仅为后者的 1/100；第二，该膜是非常容易成型，这意味着我们可 以用这种膜制成我们的几乎任何形状。

尽管微立体光刻已经取得重大进展，但是当前也面临一些挑战性和亟待突破的难题：

1) 提高分辨率和成型件的尺寸；

2) 由于微立体光刻无法使用支撑结构，难以制造必须使用支撑结构的微零件或微结构；

3) 扩大可利用的材料(当前一个大的不足就是仅仅有限的聚合物材料能够使用，主要是丙烯酸酯、环氧树脂等光敏树脂材料)，开发新型复合材料；

4) 进一步提高生产效率，降低生产成本。返回搜狐，查看更多