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    居然还能这么用?这两个古老技术正在爆发融合

      [  中关村在线 原创  ]   作者:王征   |  责编:王征

           【中关村在线原创】电影使用的投影技术从卢米埃尔兄弟开始算起,已经有100多年的历史;打印技术则可以追溯到上世纪五十年代,这两种古老的技术却并没有凋谢,与之相反,人们正在运用这两种古老的技术来实现前沿领域的技术创新。

    居然还能这么用?这两个古老技术正在爆发融合

    从投影到3D打印

           3D打印技术当中,有种技术以打印精度高而闻名,这种技术被称之为光固化技术。其最初原理是激光的能量来使得光固化树脂变硬,随着激光焦点的移动,一层层的累积。这带来一个问题就是效率不高。

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    SLA vs DLP,两种光固化3D打印技术已经比较成熟

            所以问题来了:能不能一次曝光一层?这样效率会很高。聪明的人们想到了投影机,利用投影机的像场,一次曝光一层不就OK了?最开始这么做的反而用的是普通的DLP芯片,德州仪器看到这方面的市场机会,向3D打印行业推出了针对性的解决方案,这是典型的应用市场倒逼企业推出针对方案。

    应该怎么切片?

          我们知道立体的物体都是XYZ三个轴来表示坐标。目前的3D打印软件和设备,普遍都是沿着Z轴来水平的一层一层打印、累积,最后得到我们想要的模型,有没有其它的办法?这是个有趣的思路。

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    CT图像

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    金属3D打印已经在骨科领域获得了很成熟的应用

          我们在看病的时候,常用的医学影像学检测手段叫做CT,学名叫做X射线计算机断层成像,把人一层层的切片,并且切片是多角度的。现在有很多骨科的病例,都是用CT的图像来重现3D结构,进而为病人定制钛合金的替换部件。

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    新技术打印的时候盛放光固化树脂的瓶子要不断旋转、曝光

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    逆向CT:打印过程中

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    雕像与新技术3D打印的对比

           如果把这个过程反过来呢?加州大学伯克利分校与利沃莫尔国家实验室合作,在今年一月发表最新的光固化3D打印技术,就是利用一个投影机和一瓶光固化树脂就可以打印,整个技术原理类似逆向的CT(X射线断层扫描),每曝光一次就转一个角度,这样转了360度之后,就完成的3D打印,相关的论文已经发表在《科学》杂志上。这也是投影技术应用到打印领域。

    打印与显示的缘分

           在十多年前,正是CRT退出历史舞台、FPD平板显示设备开始普及的年代。当时争辉的其实是三个技术:LCD、PDP以及SED。液晶和等离子我们不算陌生,SED其实是当时佳能和东芝主导的技术,相当于把显像管微型化、像素化。这个技术有个很美好的前景:佳能可以使用宽幅喷墨打印技术来快速的在玻璃平板上喷涂一个个像素,可以快速的实现大屏化(最开始生产线的原因,LCD经济切割的都是32、40寸),当然后SED胎死腹中是另外一故事,但是看到了技术结合的前景。

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    SED可以使用喷墨大幅面打印的技术来实现大屏化

           最近,中科院化学所的科学家们充分发挥有机材料在溶液加工方面的优势,利用喷墨打印的方式精准构建了红绿蓝微纳激光阵列作为显示面板,实现了主动发光激光显示,解决了当前激光投影显示无法用于手机、平板、可穿戴设备等领域的问题。在制得的面板上,每个像素点都由三个独立的红绿蓝激光器组成。

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    喷墨打印实现单个像素

          远场图像表明,这样制备的像素点具有良好的混色效果,且色域覆盖范围超过标准RGB空间的45%。在一块3×5阵列面板上实现了三原色的数字显示,通过颜色混合可以得到其他的各种颜色。除数字外,该面板还能够实现所有字母的混色显示。进一步地,选用较大面积的阵列面板能够动态显示更加复杂的图案。利用这种主动发光的激光面板还可以实现图案的动态显示,用于信息滚动播出、视频播放等。该工作为发展高性能、易加工的平板激光显示及照明器件提供了一种可行的解决方案。相关工作发表于《自然-通讯》。

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    激光的亮度、色域是天然的优势

            这是喷墨打印这种古老技术在最先进的主动激光显示领域的前沿应用。投影、打印这些已经几十年的旧技术成熟、实现成本低,因此可以快速的走出实验室实现产业化,他们的这些特性还将在未来继续的在多个前沿领域得以实现。或许未来我们家里就是真正的“激光电视”了,而不是今天的激光光源电视。要记住,这个技术来自于中国科学家哟!

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