經過這幾年的普及，人們對3D打印技術早已不再感到陌生。不過，最近網絡上流行的幾個有關3D打印的演示動圖似乎顯得格外酷炫而特別：在五顏六色的液體中，埃菲爾鐵塔、“富勒烯”形狀的空心球體等模型像變魔術一樣被從液面上“拉”了出來：

這些神奇的動圖都出自最近發表在《科學》（Science）上的一篇有關3D打印技術的研究論文[1]。這種新技術顯然也征服了期刊的編輯，在期刊封面上都出現了這個從液體中打印出來的“倒立鐵塔”的身影。那么，這種液體3D打印技術究竟有什么過人之處？球和塔又是怎么從液體里“拉”出來的呢？

液體如何變固體？

把相對容易流動的液體材料變成固體，這種思路其實并不新鮮，硫化橡膠就是這種材料加工方式的典型例子。那么，固化的過程是如何發生的呢？下面，就讓我們來看圖說話：

小球怎么被“拉”出來？

在從液體里“拉”出固體的3D打印技術當中，活化固化劑的方式從熱壓變成了光，所以這種技術被稱為立體光固化成型（Stereo lithography Appearance，SLA）。這里所用到的液體材料被稱為光敏樹脂，一般是環氧樹脂或不飽和聚酯等摻雜一些對特定波長敏感的光引發劑制成的。這類技術本身也并不是什么新生事物了，它的歷史可以追溯到1984年[2]。

CLIP：更快、更光滑

而這次的論文展示的是一種名叫連續液態界面制造（Continuous Liquid Interface Production，CLIP）的改良技術，從本質上講，它也是立體光固化技術的一種。但作為登上《科學》封面的新技術，它絕不僅僅是這么簡單。CLIP技術不僅可以穩定地提高3D打印速度，同時還可以大幅提高打印精度。這種新型的CLIP技術制作一個普通模型所需要的時間只有短短幾分鐘，與傳統方法相比快了幾十倍。而且，它還可以相對輕松地得到無層面（layerless）的打印制品（參見下圖）。與傳統光固化技術相比，CLIP帶來的這種改變可以堪稱是革命性的。

在此前，解決這一問題的方法主要是降低固化速度，在樹脂完全固化之前移動底板，使部分固化的樹脂與透光板脫離接觸，新的低粘度樹脂會補充到原來的位置，然后再開始下一層的固化。但這樣一來，打印速度就無法有效提高了。

除了快，CLIP系統也提高了3D打印的精度，而這一點的關鍵還也在“死區”上。傳統的SLA技術在打印換層的時候需要拉動尚未完全固化的樹脂層，為了不破壞樹脂層的結構，每個單層切片都必須保證一定的厚度來維持強度。而CLIP的固化層下面接觸的是液態的“死區”，不需要擔心它與透光板粘連，因此自然也更不容易被破壞。于是，樹脂層就可以被切得更薄，更高精度的打印也就能夠實現了。

這樣的方法聽起來很簡單，不過為了讓它順利工作，研究人員們也進行了相當復雜的計算與調試。通過合適的打印條件和原料液配方控制，困擾3D打印技術已久的高速連續化打印問題在CLIP技術中被完全克服，這是高分子學科工程史上一次融合應用的創舉，登上《科學》封面確實當之無愧。

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