编者：中喷网 墨宸
北京时间2月12日凌晨，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了一项来自中国的重大科技成果——由中国工程院院士戴琼海教授带领的清华大学成像与智能技术实验室研究团队，研发出“数字非相干合成全息光场（DISH）”3D打印技术，仅需0.6秒即可完成毫米尺寸复杂物体的高分辨率三维打印，不仅刷新目前已知的3D打印速度新纪录，更一举破解了行业长期存在的“速度与精度”两难困境，为生物医学、微纳科技、先进制造等前沿领域的技术升级开辟了新路径。
戴琼海院士（左三）团队
作为科学研究和工业生产的重要工具，3D打印技术的高性能突破一直备受关注，但长期以来，“速度和精度”的矛盾始终制约着其发展。传统3D打印多采用逐点或逐层扫描模式，打印材料与探头间的精密机械运动虽能保障精度，却导致效率极低——毫米级物体的高分辨率打印往往需要几十分钟甚至几个小时才能完成，难以满足科研与生产中的高效需求。即便现有高速3D打印技术（如计算轴向光刻CAL）采用一体成型方式提升了速度，也存在明显局限：不仅要求容器旋转，还受景深不足影响，离焦区域精度显著衰减，且只能使用高黏度材料防止样品下沉，适用范围大打折扣。此外，现有技术对容器结构的特殊要求，也进一步限制了其应用场景的拓展。
突破的关键，源于团队对计算光学技术的创新性应用。基于在计算光学领域的长期深耕，研究团队发现，这项原本用于“捕捉光场信息”（如成像观测）的技术，可反向应用于“利用光场构建物体”，通过成像光路的逆过程设计系统，能够实现从信息获取到实体制造的技术跨越。历经5年不懈攻关，团队先后攻克多视角光场的高速调控、拓展景深的全息图案优化算法设计、基于数字自适应光学的高精度光路矫正等一系列核心难题，最终成功研发出DISH 3D打印技术，彻底改写了传统3D打印的底层逻辑。
打印过程实拍，不到一秒即可完成毫米尺寸物体打印
实验数据见证着这项技术的颠覆性突破：其生成毫米尺寸复杂结构的加工时间仅需0.6秒，打印速率可达每秒333立方毫米，远超传统体积3D打印技术30秒的曝光水平，被团队成员吴嘉敏副教授明确称为“目前已知3D打印的最高速率”。在精度方面，该技术同样表现突出，最细可打印12微米尺寸的结构，更通过自适应光学校准、像差矫正算法与全息算法的深度融合，将同参数条件下的景深从传统的50微米拓展至1厘米，且在1厘米范围内，系统光学分辨率始终保持11微米，从根本上解决了传统技术“焦面附近精度高、离焦区域精度衰减”的痛点。
除了速度与精度的双重突破，DISH技术还具备多项独特优势，大幅拓展了3D打印的应用边界。其一，材料兼容性极强——由于曝光时间极短，大幅削弱了材料流动对成型质量的影响，从近水黏度的稀溶液到高黏度树脂，各类材料均可兼容，打破了传统高速3D打印对材料粘度的限制。其二，容器要求极为简便，仅需容器具备一个光学平面，打印过程中容器保持静止即可，无需高精度相对运动，大幅降低了设备成本与操作难度。尤为值得关注的是，该技术可直接在普通流体管道内放置打印材料，实现流体环境中的批量、连续打印，这是传统体积3D打印技术无法完成的突破。
管道内全自动超快连续三维打印，每次均可打印不同的三维形状
“DISH技术为相关领域技术升级提供了新的解决方案。”戴琼海院士表示，这项整合了光学工程、控制理论、计算机算法、材料科学等领域优势的多学科交叉成果，应用前景十分广阔。在工程制造领域，它有望融入流水线，批量生产光子计算器件、手机相机模组等微型组件，还能精准打印带有尖锐角度、复杂曲面的精密零件，助力高端制造提质增效；在生物医学领域，可利用生物相容性材料打印模拟血管的螺旋管、分叉管，甚至能在培养皿、生物组织上实现“原位打印”，为组织工程、高通量药物筛选打开新通道。未来，该技术还有望实现“多材料打印”，进一步拓展至柔性电子、微型机器人、高分辨率组织模型等更复杂的应用场景，为我国在前沿制造领域抢占国际先机提供有力支撑。
此次成果的发表，不仅彰显了我国在3D打印领域的自主创新实力，更标志着我国在计算光学与增材制造的交叉领域达到世界领先水平。随着DISH技术的进一步完善与产业化推进，将持续推动相关产业的技术变革，为我国先进制造高质量发展注入新动能。
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