AR初创公司打造超高速全息3D打印机,实现“瞬间造物”

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2018-03-02 20:47:26

近期,初创公司Daqri开发出一种快速3D打印技术,并依托此技术设计了一种新型的平视显示器。

Daqri创立于 2010 年,总部位于洛杉矶,专门设计和制造增强现实(AR)设备,在旧金山和英国的米尔顿凯恩斯镇拥有自己的实验室。该公司制造与微软的HoloLens相类似的智能眼镜,以及车用平视显示器,而后者已被安装在超过150,000辆捷豹路虎生产的汽车上。

研究人员向大家展示了利用该技术打印一枚回形针:装满胶黏物质的培养皿被置于打印机下,然后开启光源开关,利用一束明亮的绿色激光照射培养皿中的胶黏物质。不知不觉,培养皿中出现了回形针的轮廓,然后变成实体。

五秒钟后,回形针被取出、清洗,成品已经能用啦!

加速的原理

制造回形针基本原理就是常规的3-D打印技术,即使用激光将光敏单体固化成固体塑料。现有3D打印技术使用普通激光,对光敏物质进行往复扫描逐层固化,多次扫描后才形成一个整体。此打印机与传统方法最大的不同,是使用3-D光场(也就是全息图像)一次完成所有扫描(各部分同时发生固化),所以,它可以使3D打印变得更快。

设备的核心是由Daqri开发的全息芯片,它的最大优势在于不需要复杂的光学系统就能创建全息图像:在硅晶片上,使用可调谐晶体格栅来控制激光照到芯片表面后反射光的强度、时间延迟或相位,利用软件调整晶体,使入射光与反射光形成干涉图案,最终形成3-D光场!

该团队已经在实验中使用他们的芯片,通过将全息图照射到各种光活化单体的容器中,从而制造出各种形态的固体。目前,就像视频展现的那样,能够在大约五秒钟内做出类似回形针的小物件,常规3-D打印机则可能要花费数分钟。

技术优势

Daqri的首席科学家Seamus Blackley称:“因整个物体是一次性成形,所以,得到的产品不会有往复扫描过程易形成的“纹理缺陷,这种纹理会降低材料的强度。而且在逐层扫描时所需的支撑结构也是不必要的,甚至打印较大对象花费的时间与小物件相当。

尚存的局限

该技术还有一些局限性,即当前的硬件水平仅能制造初浅的对象,例如视频中的回形针。要想打印更复杂的物体还需继续放大所用全息芯片的尺寸,公司目前正在计划对他们的设备进行相应的放大。

3-D打印公司Formlabs的产品负责人DávidLakatos指出,热量可能会是一个大问题。“聚合是一个放热过程,他说,“打印速度更快意味着反应要释放很多热量,这就可能导致大件的某一部分发生融化。这里的“聚合指的是光敏液体固化成固体的过程。

其他应用

Daqri的芯片还有其他有趣的应用领域。尽管该公司已经生产了多款增强现实设备,但它计划使用其全息芯片来制造具有多个信息平面的显示器。目前,它已有一个平视显示器的原型机,可以在分辨率相当于720p高清屏的水平下,将一幅图实时渲染到数米远的挡风玻璃上。

但是真正产生3-D而非平面内容的显示器属于计算密集型技术。剑桥大学高等光子与电子研究中心的Daping你的硬件没有足够的处理能力。

现在,Daqri已经利用其双面设备将可用的处理能力推高到了极限。但是随着计算能力的不断提升,公司对3-D实时显示图像技术很快会成为现实持非常乐观的态度。

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