开源体积3D打印机OpenCAL发布：CAL技术走出实验室，整件1分钟成型，成本约1638美元

加州大学伯克利分校的研究人员发布了OpenCAL，一款基于计算轴向光刻技术的自助组装体积3D打印机。 研究团队称其为全球首台开源无层3D打印机。 这台机器能在旋转树脂瓶内一次性成型完整物体，通常仅需1至2分钟。 物料清单总成本约为1,638美元（2026年6月定价）。 配套的光聚合物树脂由Formlabs生产、Prusa Research销售。 所有图纸、代码和树脂配方均公开。

计算轴向光刻技术（CAL）于2017年在伯克利机械工程系Hayden Taylor（海登·泰勒）教授的实验室中发明，由劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家共同参与，并于2019年首次发表在《科学》杂志上。 近十年来，该技术仅停留在少数研究实验室中。 OpenCAL将其整合为一台低成本打印机、免费软件和一款商业化树脂，使研究人员、教育工作者和创客能够搭建、使用并改进体积3D打印技术。 Taylor Waddell（泰勒·瓦德尔）领导了该项目，历时两年，共有40多位贡献者参与，其中大部分是伯克利的本科生和研究生。

CAL打印机不是逐层构建零件。 投影仪将一系列快速变化的计算光图案投射到旋转的光敏树脂瓶中，当累积的光剂量超过固化阈值时，树脂即发生固化。 整个零件一次性成型，无层纹、无支撑结构、无移动打印头。 其底层数学原理如同反向CT扫描，软件计算出从光中重构物理物体所需的投影图像，正如扫描仪从X射线投影中重构图像一样。 OpenCAL论文中的参考零件，罗丹《思想者》的复刻品，在90秒内成型。

泰勒的研究团队此后已将CAL技术应用于生物打印和玻璃零件制造。 通过SpaceCAL项目，CAL打印机已搭载美国国家航空航天局（NASA）支持的亚轨道飞行任务升空，并在微重力环境下演示了首个自主体积打印及后处理工作流程。

OpenCAL V2以消费级LED投影仪、树莓派5和步进电机驱动的树脂瓶支架为核心组件。 这些部件安装于铝型材框架中，配以激光切割亚克力面板和3D打印的PETG、PLA及TPU零件，整机小巧到可放入相机包携带。 零件打印完成后，一人可在五至六小时内完成整机组装。

打印准备工作通过Tomo完成，这是一款免费的Windows应用程序，无需任何编程即可将STL文件转换为打印序列。 Tomo基于VAMToolbox构建，后者是一个开源Python库，用于求解该工艺核心的断层优化问题。 打印机运行开源固件，可通过USB驱动器读取打印文件，文档中还包含清洗和固化等后处理流程说明。 组装指南和技术论文也已经公开，论文是瓦德尔等人写的《一种开源、社区驱动的体积增材制造打印机及后处理器》，发布在预印本平台arXiv上。

此前，任何想在家中搭建体积打印机的人都需要手工混合实验室化学品来配制树脂，这成了一主要障碍。 总部位于马萨诸塞州萨默维尔的Formlabs，也就是Form系列专业树脂3D打印机的制造商，现已将伯克利开发的基于UDMA的配方以量产规模生产为OpenCAL Resin，以1升瓶装销售。 Formlabs承诺随着需求增长将继续扩大生产批次，同时配方仍然公开，供偏好自行配制的实验室使用。 Prusa Research于2012年由Josef Průša（约瑟夫·普鲁萨）在布拉格创立，植根于开源RepRap项目。 该公司通过其美国线上商店Printed Solid以每瓶119.99美元的价格在美国销售该树脂。 Prusa还在其Printables模型社区上托管了OpenCAL的所有可打印零件，原型零件即由Prusa CORE One打印完成。

硬件以Prusa的Open Community License（OCL 1.1）许可发布，保障了用户构建、修改、维修和分享设计的权利，软件则托管在GitHub上。 随发布还将举办一场OpenCAL Printables设计竞赛。 伯克利的思路是，把完全开放的设计和商业合作伙伴的树脂供应、分销结合起来，让CAL能在研究实验室之外被组装和使用。

两家合作伙伴都曾推动早期3D打印技术走向桌面级。 Prusa脱胎于将线材打印机带入爱好者工作台的RepRap运动，而Formlabs则将立体光刻技术从服务商引入办公室和实验室。 「OpenCAL是那种展示了3D打印未来发展方向的项目，由一个极其热情的社区和我们在伯克利的朋友们共同打造，」Prusa Research的Rudolf Krcmar（鲁道夫·克尔奇马）表示，「以Open Community License许可发布意味着任何人都可以构建、改进和分享它。 我们希望看到OpenCAL打印机在世界各地涌现，因为它传播得越快，这项技术演进得也就越快。」

「CAL技术在过去近十年里只存在于少数研究实验室中，」Taylor Waddell（泰勒·瓦德尔）表示，「如今几乎任何人都能参与到这个令人兴奋的研究领域中来，并通过自己的贡献真正产生影响、改进这项技术。」

在公开发布之前，伯克利开展了一项试点计划，让大学、国家实验室和创客空间根据草稿指南自行搭建打印机并自行配制树脂，他们的改进反馈被纳入最终文档。 目前，OpenCAL设备已在或正在麻省理工学院、普渡大学、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、美国国家标准与技术研究院（NIST）以及北美、欧洲和亚洲的多所大学中运行或搭建中，其中多所学校将其用于课堂教学和毕业设计项目。 该项目Discord服务器上的爱好者社区已有超过2,200名成员，已有爱好者用自行搭建的设备打印出零件。 2027年2月，伯克利将在其年度体积制造研讨会VAM27@Berkeley上举办一场为期一天的OpenCAL搭建工作坊。

这种开源硬件路线有个先例，在密歇根理工大学。 约书亚·皮尔斯（Joshua Pearce）的可持续性与无障碍实验室发布了用略超1000美元搭建钢材料3D打印机的指南，其中约830美元用来购买商用气体金属电弧焊机。 皮尔斯说，他希望开源社区能像对待塑料打印机那样，推动这项技术往前走。 这两个项目都是大学发布低成本、自行组装的打印机，也都希望开放社区能把技术推得更远。