據麥姆斯諮詢介紹，立體光刻(Stereolithography)也稱為光固化立體成型，是用於創建模型、原形、圖案等的一種3D列印技術。它採用光聚合法通過光照射讓小分子連結，形成聚合物。這些聚合物構成了固化的立體3D物件。立體光刻技術的進步，使其成為製造一系列產品原型的一種有吸引力的方法，最近的研究突破提升了該製造工藝的速度和功能性。
然而，如果將多種原材料摻入到立體光刻過程中，這仍然具有較大的挑戰性。雖然，在立體光刻過程中替換原材料(聚合物)的方法已經有了不少研究，但是，還必須考慮如何避免不同原材料之間的汙染。
據麥姆斯諮詢報導，橫濱國立大學(Yokohama National University)的研究項目現已開發出一種自動化平臺，能夠利用不同的原材料製造多色3D微結構，有望為製造新型光學器件(如傳感器和執行器)提供一條途徑。
3D列印多色3D微結構
上述研究成果在《光學材料快報(Optical Materials Express)》上發表。這項研究涉及設計一個可容納光固化樹脂和清洗溶劑的平移XY平臺，以及一個在使用後用空氣吹除清洗溶劑的系統。
橫濱國立大學研究人員開發了一種立體光刻裝置，可以在原材料切換時防止交叉汙染
「可以使用多種原材料的組合來創建僅用一種原材料無法實現的結構和功能。」橫濱國立大學Shoji Maruo表示，「像我們這種製造多材料結構的方法消除了組裝過程，從而可以生產出高精度、低成本的光學器件。」
該研究小組的平臺使用405納米雷射從下面照亮一個玻璃調色板(glass palette)，在調色板頂部有不同顏色的可光固化樹脂材料液滴。調色板上方的固定玻璃基板充當3D模型成型的位置，平移XY平臺移動調色板，以便將可光固化樹脂分別帶到雷射的焦點上並附著到基板上。調色板中還內置了兩個清潔槽和一個用於乾燥的空氣噴嘴。
橫濱國立大學利用新的裝置和製造方法，能夠同時使用多種不同的3D列印原材料
在可光固化樹脂聚合之後，平移XY平臺將其基板上的3D結構轉移到一個清潔槽中，在其中用乙醇清洗10秒鐘，並使用空氣噴嘴乾燥，然後返回到要施加下一種可光固化樹脂的位置。
清除氣泡
替換可光固化樹脂的時候會產生氣泡，因此在最終的成品器件中產生空隙是多材料立體光刻的一個特殊問題。到目前為止，避免該問題的最佳方法是降低每種新樹脂引入成型3D模型的速度。
橫濱國立大學研究小組嘗試了另一種方法，即使用平移XY平臺在接觸新的一滴樹脂時，以編程的方式在XY平面上移動3D模型。在3D模型和調色板之間的間隙設置為30微米的情況下，此運動將夾在兩個表面之間的氣泡推向製造區域的邊緣，並最終完全將氣泡清除出來，然後再用雷射將樹脂固化。
「所有的製造過程，包括3D列印、樹脂替換、氣泡去除和清洗，都使用我們自己開發的軟體自動化進行。」Maruo說道，「這使得多色3D微結構能夠自動創建完成。」
在一項試驗中，橫濱國立大學開發的立體光刻裝置被用於創建一個邊長為1.5毫米的立方體。該立方體由50層多種不同的可光固化樹脂製成，樹脂在6小時內成功替換了250次。研究人員還表示，調整多色樹脂的層數可以創建具有不同顏色的3D微結構。
橫濱國立大學利用多種不同顏色的原材料3D列印一個50層的立方體
「這種方法不僅可應用於多色樹脂，而且可應用於更廣泛的原材料。」Maruo總結說，「將各種陶瓷微顆粒或納米顆粒與光固化樹脂混合，可以3D列印出各種類型的玻璃。它還可與生物相容性陶瓷材料一起使用，以製造用於再生骨骼和牙齒的支架。」
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