科技日报|怎样的技术才能造出世界最小的船长30微米

长30微米，厚度仅为发丝的三分之一
起源于20世纪80年代的3D打印，近年来发展迅猛，被誉为“第三次工业革命的重要标志之一”。本月初，荷兰莱顿大学的物理学家利用3D打印技术打印出了世界上最小的船只，船长只有30微米，仅比细菌细胞大6倍。
研究人员使用扫描电子显微镜拍摄这艘船，展示其有一个开放的船舱、一个烟囱，甚至还有小舷窗。尤其令人印象深刻的是，整个模型的厚度只有人类头发丝直径的三分之一。该项目的研究人员表示，未来希望将其应用于人体内精准靶向的药物输送。
从正式诞生到走进微观世界，3D打印技术突飞猛进的背后是怎样的技术变革？在几立方微米的微观空间内创造一件物品，科学家是如何实现的呢？
传统3D打印技术各有千秋
传统的减材制造工艺是指利用已有的几何模型工件，用工具将材料逐步切削、打磨、雕刻，最终成为所需的零件。而3D打印，又称增材制造，是借助于3D打印设备，对数字三维模型进行分层处理，将金属粉末、热塑性材料、树脂等特殊材料一层一层地不断堆积黏结，最终叠加形成一个三维整体。
内蒙古包头问号系统集成有限公司负责人曹建伟告诉采访人员：“简单来说，3D打印需要首先设计出三维实体模型，打印机将数字模型转换为一组三维打印机所需的移动指令，然后让打印头根据预先设定的轨迹在打印板上反复铺设材料并融合连续的材料层，直到最终形成立体模型。”
据了解，熔融堆积技术（FDM）和光固化技术（SLA），是目前最常见、最成熟的两种3D打印技术。
“熔融堆积3D打印又叫熔丝沉积3D打印，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，根据设定好的移动路径，将材料沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上（当温度低于一定数值后材料会固化），通过材料的层层堆积形成最终成品。”曹建伟说。光固化3D打印则是以液态光敏树脂为原料，通过数控装置控制的扫描器，将激光光束按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化，当一层加工完毕后，就生成了零件的一个截面;然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地黏结在前一固化层上，这样一层层叠加便形成了三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即可得到要求的产品。
据了解，熔融堆积3D打印可使用的原料种类繁多，能够根据不同需求改变打印设置和硬件附件，更有利于定制化生产，能够适应更多特殊化场景的使用需求。而光固化3D打印可以实现0.1毫米的分辨率，并且可以实现平滑、细致的表面处理，这是熔融堆积3D打印无法比拟的。