科技前沿:多材料双光子聚合3D打印又是什么新科技呢?_PCIMASIA深圳3D打印展

在当今科技飞速发展的时代，3D打印技术正不断突破传统制造的边界，向更微观、更精密的领域迈进。多材料3D打印，无论是金属还是塑料，一直是3D打印领域的热门话题。如今，这一技术正进入3D打印领域最先进的领域之一：微米和纳米尺度，为制造业带来了前所未有的变革。

2025年9月18日，南极熊报道了一项令人瞩目的创新。德国初创公司Heteromerge开发了一款用于多材料2PP(双光子聚合)3D打印的打印头——“MergeOne”。这款创新的打印头系统，使Heteromerge能够在一次打印过程中使用多种材料制造高精度、自由形态的3D微结构，开启了3D打印技术的新篇章。

Heteromerge的打印头为用户带来了前所未有的设计自由度。用户可以设计和打印具有嵌入式功能的最小自由形态结构。通过组合不同的材料，用户可以定制设计的结构、机械和光学特性，从而实现单一材料打印曾经无法实现的应用。这一技术的应用前景广阔，从微光学、微机械到微流体等领域，都将因多材料打印而迎来新的发展机遇。

多材料打印的细微之处

将多种材料集成到单一结构中，可以实现更广泛的功能。不同的材料能够直接在一个组件内微调刚度、柔韧性或光学色散等特性。这使得将多种功能集成到紧凑的3D结构中成为可能。例如，在微光学领域，人们可以制造紧凑的复合光学元件，用于移动设备、无人机和微创医疗器械中使用的微型轻量化摄像头模块。正如彩色打印在二维世界中取代黑白打印一样，多材料打印有望在3D制造中取代单一材料打印。用户将在一个无缝的流程中设计所需的结构、选择材料并实现最终结果。

为了实现这一愿景，需要一种新的技术方法。Heteromerge已经迈出了第一步，推出了MergeOne打印平台，基于开放流体系统中的材料交换原理构建。这一平台不仅实现了多材料打印，还确保了打印过程的高效性和精确性。

将2PP系统改造为开放式流体

Heteromerge的MergeOne系统为现有的2PP 3D打印机带来了革命性的升级。任何现有的2PP 3D打印机均可无缝集成MergeOne系统，将其功能扩展到多材料生产，同时不影响对齐、速度或分辨率。打印头确保在更换材料时，物体始终处于激光焦点内，这意味着用户可以在不同材料区域之间实现完美对齐，叠加精度优于50纳米。

自动化原位材料交换无需人工操作，使多材料打印速度比传统方法快十倍。2PP技术的完整分辨率保持不变，横向分辨率可达150纳米，纵向分辨率可达400纳米。该工艺不受基材限制，可在单个器件、现有组件或大型晶圆(无论透明或不透明)上进行打印。

Heteromerge方法中最重要的创新之一是获得专利的开放式流体置换系统，允许在打印过程中进行原位材料交换，确保工作流程的连续性，而不会丢失焦点或对准。正因如此，Heteromerge能够以非凡的精度进行多材料打印，同时显著缩短打印时间。这项技术足够灵活，既能支持小型原型，也能支持大规模生产。节省体积的材料供应能力使其成为大面积应用的理想选择，同时对于精密的纳米级器件也能保持高效。

多材料打印技术的应用

Heteromerge的多材料2PP打印技术在多个行业拥有广泛的应用。在光学领域，该技术能够制造多材料复合透镜系统。这些透镜由折射率不同的单个元件组成，使设计人员能够在更宽的范围内优化性能。由于2PP能够生产表面光洁度低于10纳米RMS的自由曲面聚合物光学元件，因此制成的透镜不仅精度高，而且比传统制造的光学元件更轻、组装成本更低、更耐用。

这种自由曲面方法简化了设计，降低了组装成本，减轻了重量，并降低了对机械冲击的敏感性。多材料技术通过优化宽带透镜特性、提高焦距、改善离轴成像以及提高对错位的容忍度，进一步提升了性能。这些进步对于光束扫描、光学数据处理和成像系统等应用而言至关重要。

在医学领域，多材料打印技术可以生产微针和微创手术器械。在微流体领域，它使得创建集成流道的高性能芯片实验室设备成为可能。在机械和数据处理领域，它为微米和纳米尺度的紧凑型功能性组件奠定了基础。

Heteromerge在变革3D微打印的道路上已经取得了多个里程碑。初步概念验证表明，多材料打印可以通过开放流体系统中的材料交换实现。由此，多材料打印头的概念应运而生，并通过原型开发进行了验证。公司获得了德国政府的资助，作为支持科研机构高科技衍生产品的一部分。随后，多材料打印头的原型通过种子前投资者支持的项目交付给试点客户。MergeOne平台的成功推出，使多材料2PP打印技术在科研和工业领域成为现实。

多材料双光子聚合3D打印技术不仅代表了3D打印技术的未来发展方向，也为各行业带来了前所未有的创新机遇。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，我们有理由相信，这一技术将在更多领域发挥重要作用，推动制造业向更高精度、更高效率和更智能化的方向发展。

文章来源：PCIMASIA深圳3D打印展