在3D打印技术发展三十多年后的今天，一项名为"体积增材制造"(Volumetric Additive Manufacturing, VAM)的技术正在彻底改变我们对3D打印的认知。这项由瑞士洛桑联邦理工学院、加州大学伯克利分校等全球顶尖科研机构联合开发的技术，不仅实现了秒级打印，更突破了传统3D打印在材料选择、设计自由度和打印速度上的多重限制。
一、技术原理：从CT扫描到3D打印
体积3D打印的灵感来源于计算机断层扫描(CT)技术。与传统的逐层堆积不同，VAM通过从多个角度向旋转的光敏树脂容器投射动态光图案，在整个目标物体体积内同时构建三维能量剂量。只有当光剂量超过固化阈值时，树脂才会固化形成所需物体。
这种技术的关键突破在于：
- 无层打印：摆脱了传统3D打印的层间界面问题
- 全体积固化：整个物体在几秒内同时固化
- 高设计自由度：可制造传统方法难以实现的复杂结构
二、技术优势：速度与精度的完美平衡
体积3D打印最显著的优势是其惊人的打印速度。传统3D打印可能需要数小时完成的工作，VAM只需几十秒就能完成。例如，厘米级物体的打印时间仅需约12.5秒，同时保持20-80微米的分辨率。
此外，VAM还具备以下独特优势：
- 材料多样性：可处理高粘度树脂、弹性体、环氧树脂等传统难以打印的材料
- 复杂结构制造：无需支撑结构即可打印悬垂结构和空腔
- 生物兼容性：特别适合细胞负载水凝胶的打印，细胞存活率>85%
三、材料革命：从陶瓷到活细胞
体积3D打印技术最令人兴奋的突破之一是它极大地扩展了可打印材料的范围。传统3D打印受限于材料粘度和光学特性，而VAM则可以处理：
1、高性能聚合物：
- 丙烯酸酯和弹性体：用于个性化助听器、牙科矫正器等
- 正交环氧-丙烯酸酯配方：实现空间控制的刚度变化
- 可调刚度硫醇-烯和形状记忆泡沫
2、陶瓷与玻璃：
- 聚合物衍生陶瓷：通过热解转化为耐高温、耐腐蚀的SiOC陶瓷
- 二氧化硅纳米复合玻璃：分辨率达50微米，表面粗糙度Ra仅6nm
3、生物材料：
- 明胶基水凝胶：用于细胞负载生物制造
- 丝素蛋白：保持细胞高活性的同时实现复杂结构
四、3D打印技术新纪元
体积增材制造技术代表着3D打印领域的一次重大飞跃，它不仅仅是打印速度的提升，更是制造理念的革命。从秒速生产到活体组织打印，从高精度光学元件到耐高温陶瓷部件，这项技术正在重新定义"制造"的可能性。
随着材料科学的进步和工艺的优化，体积3D打印有望在未来几年内从实验室走向工业化生产，为医疗、航空航天、汽车制造等多个领域带来颠覆性的变革。这项技术不仅将改变我们制造产品的方式，更将改变我们解决复杂工程和生物医学问题的方法。
五、Tomolite 3D体积打印机
Tomolite断层3D打印利用多角度的形状光束，快速将感光墨水在三维中凝固。由于整个构建体积同时被照亮，几秒钟内就能产生厘米级的生物系统。打印完成后，物体会与未固化的墨水分离并收集。
