摘要：最近，丹麥技術大學（DTU）的一組研究人員發表了一篇論文，“使用游戲機上的光學拾音器進行微米和納米級3D打印”......

aau訊（編輯 吳昕烜）近日，丹麥技術大學（DTU）的一組研究人員發表了一篇題為“使用游戲機上的光學拾音器進行微米和納米級3D打印”的論文。論文探討了他們如何拆開Microsoft Xbox 360并使用其常見組件之一以取代研究設備中昂貴的傳統光學器件，并創建自己的、價格合理的3D打印機，可以在微米和納米級上打印對象。這是一個很好的創新，表明僅通過降低成本就可以更輕松地進行微米級和納米級3D打印。

博士生Tien-Jen Chang說：“有了能夠打印微米級和納米級3D對象的3D打印機，我們就可以從數十微米的打印分辨率降低到數百納米，而無需昂貴的專用組件。而且與其他立體光刻系統相比，我們最終還會獲得一種更簡單、更緊湊的納米級3D打印機。”

從（a）頂視圖和（b）底視圖看HD DVD的OPU的照片（紫色和紅色箭頭分別表示405 nm和650/780 nm激光的光路）。（c）內部光學模塊，傳感器和執行器。1：405 nm激光二極管；2：650/780 nm激光二極管；3：衍射光柵；4：二向色立方分束器；5：分束器；6：折疊鏡 7：準直透鏡；8：物鏡；9：保護層；10：CD / DVD / HD-DVD光盤數據層；11：線圈；12：磁鐵；13：擴大鏡頭 14：光電二極管集成電路（PDIC）。紫色線代表405 nm激光，而紅色線代表650/780 nm激光。點劃線表示XY面板和XZ面板之間的視圖方向轉換。

據了解，該團隊開發了一種立體光刻3D打印機，通常被稱為SLA或SL，盡管在研究論文中被稱為STL。該技術利用光使化學單體和低聚物交聯在一起以形成固體物體。

該團隊表示：“在本文中，我們將OPU的應用（圖 1a–c）作為一種緊湊且具有成本效益的解決方案，以取代傳統的STL光學系統并顯著消除STL系統的復雜性。”

（a）300×300 µm正方形，上面印有微縮線，寬度大約為3 µm。納米結構在（b）0.16，（c）0.18，（d）0.21和（e）0.25 mm s-1的印刷速度下固化，線寬分別為992、879、769和385 nm。 。兩條垂直線（寬度約5 µm）以15 µm的距離打印以懸掛納米結構。（f）e。中385 nm寬度結構的橫截面輪廓 （g）在2.40 µW的激光功率和6 µm的光敏聚合物厚度下，根據印刷速度固化的納米級寬度。

En Te Hwu副教授說：“我們認為，這項技術可以影響不同的衛生技術領域。開發我們自己的3D打印機的最初目標是能夠以微/納米尺度的分辨率打印立方厘米體積，用于我們基于微容器的藥物輸送開發。我們在市場上找不到能做到這一點的3D打印機系統，所以我們必須自己制造。除了打印人類頭發直徑(100~300微米)的微型容器，以更有效地開發口服藥物，該系統還可以用于打印無痛微型針，以用于皮膚貼片，以加速經皮藥物給藥的開發。另一種可能性是將其用于3D打印結構，為細胞培養環境提供更準確的體外藥物測試研究。最后一個例子是打印具有納米結構表面的生物兼容微設備，可以殺死細菌。”

研究人員表示：”他要使納米級光聚合成為一種經濟有效的解決方案并不容易。使用Xbox上的光驅拾取單元(OPU)是實現這一目標的好方法。OPU用于從光盤（包括CD，DVD和Blu-ray）中讀取和寫入數據。”

該團隊表示：“批量生產的OPU（成本不到5美元）不僅提供了光源，而且還提供了緊湊型的衍射極限光學元件，類似于汽車鑰匙。鑒于其高精度的測量和多波長激光模式，OPU已經用于其它各種應用，諸如原子力顯微鏡26、27、28，生物傳感29、30，和光刻法31 ”。

（a）具有倒置立體光刻設計的打印機機制和控制系統圖。（b）光路圖。（c）打印過程中的系統照片。（d）基板傾斜圖（X'和Y'分別表示沿著X軸和Y軸的傾斜基板）。（e）垂直位置初始化和物鏡平移圖。（f）印刷固體結構的逐層流程圖。

研究人員表示：“緊湊的HD-DVD OPU可以簡化光學系統的設計，因為它具有‘可微調的二極管激光器’，使用戶可以將分辨率從幾十微米一直降低到數百納米，無需使用昂貴的飛秒激光或清除氧自由基。它還具有‘1.25 mm的光學工作距離，是藍光OPU的四倍’，這也使其成為SLA打印的靈活選擇，并且‘配備了多波長（405/650/780 nm）的連續波半導體激光二極管可以讀取HD-DVD / DVD / CD數據’。”

研究人員使用一種商品化的光敏聚合物來評估其納米級3D打印機在不同激光曝光參數下的性能，并展示了其“簡化的光學器件”如何用于3D打印立體顯微結構。他們能夠在橫向上實現385 nm的分辨率，“ XYZ納米分辨率線性平臺可實現高達50×50×25 mm3的打印量。”

圖6：3D打印結構的掃描電子顯微鏡圖像。（a）金字塔，每層的高度約為850 µm，高度為25 µm。（b）斜方塔。（c）扭曲的塔。（d）氣缸。（e）門狀結構。

由于他們的打印機使用更容易、更便宜的光學元件，因此可以為在微米和納米級上實現更實惠、更高分辨率的3D打印奠定基礎。該團隊看到了商業化的巨大潛力，并計劃在幾年內成立一家分拆的公司。

最后，En Te Hwu副教授在總結中說道：“最終，我們的目標是幫助患者體驗更好的診斷和治療，例如通過更準確的醫學診斷、更有效的口服藥物和更好的皮膚斑塊。”

 關于3D打印的更多信息，請持續關注aau3d。aau作為一家專業的3D打印服務商，提供三維數據采集、工業設計、逆向工程、3D打印、制件后處理工藝等定制服務，且提供包括塑料、光敏樹脂、尼龍粉末、金屬粉末、石蠟等在內的20余種3D打印材料，可滿足客戶的一切3D打印服務需求。關于aau3D打印服務的更多詳細信息，請點擊此處http://www.24-365health.com/cloudprint了解！