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苏大维格高精度微纳3D打印技术

2018/11/18 12:41:52

在IC芯片、生物芯片工程、微纳功能材料的研究和应用中，光刻技术扮演了不可或缺的角色。利用微纳光刻技术与增材制造的原理，开发的微结构3D打印技术是一项前瞻性、战略性技术。由于其工程应用性强，领域跨度大，对未来先进制造业，尤其是高端制造、功能器件的发展十分重要。然而，已有的3D打印技术在打印精度、幅面上仍难以满足高精度器件的研究与应用需求。例如，针对生物应用领域，3D打印技术仍未有效解决打印尺寸与打印精度不能兼顾的难题。

一方面，基于超快激光的双光子效应的立体造型技术，可实现小到0.1μm的3D结构打印，然而，由于其单束串行打印模式，工作效率极低，幅面小（数百微米），达不到高精度生物芯片的研制的要求。另一方面，基于紫光投影的光固化立体造型技术，受限于现有浸没型打印模式、光学投影系统分辨率与数据处理的影响，打印的横向精度（特征尺寸）大于60微米的结构，难以满足生物芯对微小结构、较大面积的制作要求。因此，高精度微纳3D打印系统虽有很大市场需求，却一直是未能攻克的难题。

苏大维格研发团队利用在大面积微纳直写装备、大数据图形设计与处理、R2R纳米压印技术的研制与应用方面的长期技术积累，将微纳光刻光路系统应用于3D打印的光学结构中，将3D打印系统的横向打印精度提高了一个数量级。不同于以往立体光固化（SLA）3D打印机，被打印物体均是浸没在胶槽中，纵向打印精度由光斑聚焦深度决定的方法，横向与纵向打印分辨率都低。

新的“涂层-曝光-分离”打印模式，获得了更高的纵向（分层）打印精度。团队开发的逐层涂布，逐层打印微结构的光固化分离的新型SLA 3D打印技术，使3D物体纵向打印精度显著提高。攻克了以往SLA 3D打印机，后继打印层过程对已打印层有较大影响的共性难题。研制的“微纳3D打印系统Multi-μ 3D Printer”，可打印极高精度的微3D结构。横向精度（特征结构）5μm-25μm（投影分辨率1微米），纵向精度（层厚）2μm-20μm。

上述高精度3D打印机将是微纳3D打印系统之一。结合微纳压印/转印技术，微纳3D打印系统Multi-μ 3D Printer，有望在生物芯片、传感器、MEMS器件制备等方面发挥重要作用。

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