瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发了一种体积3D打印平台，其能效据称是此前技术的70倍。

该系统利用全息整形激光，在接近临床的尺度上制造类组织结构。

该工作基于断层体积增材制造（TVAM）技术，通过激光固化转动的光敏树脂瓶，形成目标几何形状。

早期的全息方法通过相位（光波的排列）而非振幅（亮度）来编码3D形状，从而改进了传统TVAM，保留了更多激光的有效功率。

EPFL团队的应用光子器件实验室（LAPD）进一步引入了可在体积打印系统中直接控制光束相位的设备。

研究团队表示，此前尚未在该场景中展示过这种能力。

该平台使用150毫瓦激光二极管，可在数秒内固化毫米级物体，数分钟内固化厘米级物体。

生物介质对光的散射一直是生物打印中的难题，导致打印质量下降。

LAPD平台通过自修复光束解决了这一问题——这是相位控制全息投影的特性，即使在含细胞树脂等光散射环境中也能保持分辨率。

EPFL应用光子器件实验室主任Christophe Moser表示：“我们方法已证实的效率与精度，终于使在接近临床尺度上生物打印类组织结构成为可能。”

“尽管嵌入细胞导致光散射增加，我们打印的结构仍比先前全息方法实现的大得多。”

在实验测试中，该团队在明胶基树脂中打印了真人大小的人耳。

在另一个64立方毫米的构建物中，嵌入的活细胞在六天后仍保持活性，并形成了有序网络。

研究人员还将光引擎与散斑抑制策略相结合，以解决可能导致表面粗糙的随机光干涉问题。

该研究的第一作者、EPFL应用光子器件实验室博士生Maria Alvarez-Castaño表示：“我们的方法使体积打印更接近实际尺寸的植入物，以及使用低功率激光源的生物兼容制造。”该研究发表在《光：科学与应用》上。

研究团队表示，未来工作将聚焦于提高投影保真度，并研究高细胞密度生物树脂中光束整形的极限。

预期后续工作还将解决直接打印到现有物体上或周围的问题，并通过预测性树脂化学建模实现更精确的微尺度几何成型。

研究人员还报告了向静态全息打印方法的进展，该方法无需旋转，直接投影到静止的瓶子上。这一进展将进一步简化TVAM工艺。