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导读：径直声息打印（DSP）是一种由声化学团员初始的替代性增材制造工艺，传统上仅限于单个声学焦点区域，从而导致一一体素的打印花样。为了克服这一局限性，康考迪亚大学的经营东说念主员引入了全息径直声息打印（HDSP）时代。在该时代中开云kaiyun官方网站，声学全息图用于存储部件的横截面图像，声波被图案化以引导特定区域的空化气泡，并在所需区域竣事团员，生成无头绪结构的打印件。

2024年10月10日，据资源库了解，来自康考迪亚大学的经营东说念主员告捷开拓出一种全新的打印顺序——全息径直声息打印（HDSP），据称比现存的3D打印顺序速率更快，且能制造出更为复杂的物体。连系经营论文已发表在《当然通信》杂志上。

聚合：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50923-8

HDSP的要津时代是声全息图，这是一种粗略精确操控声场的时代。比较传统的相控阵换能器（PAT），声全息图不仅能以较低老本创造复杂的声场，还具备更高的解放度。在医学成像、细胞图案化、粒子拼装等多个边界，声全息时代还是展现出其遒劲的应用后劲。通过将声全息时代与增材制造勾搭，HDSP成为了一种梗阻性的新工艺，既能裁减打印时分，又能省俭动力。

图1：HDSP 观念和打印物体。aHDSP 工艺闪现图，其中打印部件位于安装在机器东说念主末端践诺器上的平台上，披露末端践诺器坐标系 (ECS) 和平移 ( xyz ) 和旋转 ( ωx , ωy , ωz ) 解放度。b打印区域的留神视图，在目标压力求像近邻产生空化气泡。c打印的“DSP”字母，打印参数：P  = 20 W、f 0  = 2.28 MHz、DC =  35%，过甚相应的模拟压力模式p，归一化到最大压力PMAX。d打印的枫叶，打印参数：P= 25 W、OD = 50 mm、f 0 = 2.28  MHz、DC = 30%。e沿 + z轴通过进给f轴向挤压/打印的全透明打印壁，打印参数：P  = 6 W、OD = 25 mm、f 0  = 2.24 MHz、DC = 20%。f通过多轴 HDSP 中平台的平移和旋转知道打印的透明螺旋。g使用与 ( e )相同的打印条款，通过忖度的机器东说念主轨迹打印的自提拔U形物体。OD、 P、f 0和DC区分是换能器孔径大小、声功率、声学中心频率和占空比。

HDSP的基础时代——径直声息打印（DSP），这是一种诈欺声化学团员初始的增材制造工艺，通过声空化气泡在打印介质中的团员响应完成打印。空化征象即声波产生的气泡在低压时彭胀并在高压时剧烈坍弛，气泡坍弛所产生的顶点高温柔高压，粗略已而激发化学响应，竣事材料的团员。与传统依赖光或热能激活化学响应的3D打印工艺不同，DSP通过声波产生化学响应，成为一种全新的材料处理花样。

与立体光刻（SLA）等传统增材制造工艺访佛，早期的DSP每次只可打印一个体素，打印速率受到终端。为了处置这一问题，经营东说念主员引入了全息径直声息打印（HDSP）。通过声全息时代，HDSP粗略在通盘横截面上同期进行团员，而不再局限于逐点打印，大大升迁了打印效果。

声全息图是一种存储打印部件横截面信息的声压模式，当超声波通过这些全息图时，会在材料内的目标区域激发空化气泡，并完成团员响应。这种顺序不仅加快了打印经过，还允许创建复杂的无头绪结构。

图2：SCL实验诈欺全息图展示化学响应的可模式化性。SCL缔造包括一个DSLR相机，用于捕捉鲁米诺溶液名义的顶视图。b1 – e1捕捉到的鲁米诺照明图案。b2 – e2目标平面上对应的表面声压图。( b ) 中使用的声学参数为 OD = 25 mm、f 0 = 2.24 MHz、DC =  100%、P  = 15 W，( c ) 中使用的声学参数为OD = 35 mm、f 0  = 1.86 MHz、DC = 100%、P  = 20 W，( d、e ) 中使用的声学参数为 OD = 50 mm、f 0  = 2.28 MHz、DC = 100%、P  = 25 W。

HDSP比较传统DSP具备一个数目级的速率升迁。与现在平淡应用的光学增材制造时代比较，HDSP更稳妥用于难以通过光或热处理的材料，如热固性材料。此外，HDSP建议的“云尔距离打印”（RDP）观念，致使让通过终止物（举例光学不透明材料或东说念主体组织）进行非侵入性打印成为可能。

图3：秉承高速成像仔细不雅察HDSP打印经过。a不雅察装配的侧视图，包括用于捕捉HDSP打印经过的高速录像机。b 、c区分为贪图的两点和三点压力求像的归一化测量压力求。每两个点之间的毛病在 (b) 中为 3 毫米，在 ( c )中为4 毫米。d在1秒超声处理期间使用HDSP经过打印的两个点的高速成像镜头。e在 1 秒超声处理期间三点打印的高速成像镜头。在所有情况下，平台（图像平面）皆贪图为距离换能器 20 毫米，打印参数：OD = 25 毫米、P  = 5W、f 0  = 2.24 MHz、DC = 50%。

经营东说念主员指出，HDSP的时代卓毫不仅鞭策了增材制造的发展，还为超声波初始的3D打印开辟了新的经营边界。在医学、工业加工以及环境经管等应用中，HDSP展现出强大的后劲。举例，改日可能通过该时代竣事体内医疗开拓的非侵入性打印，带来医疗边界的立异性进展。

图4：HDSP的罕见应用。a模拟多目标图像平面的压力场，一次性创建多个黑点。b使用单个声全息图在多层平台上一次性打印各个黑点。c在非透明材料上打印，竣事云尔打印 (RDP) 应用。d通过RDP观念在活体生物体内进行侵入式打印的思法闪现图。放大的视图留神披露了 RDP 实验中使用的猪组织层。e在( d )中披露的包括猪组织的樊篱上打印的曲解螺旋。打印参数：OD = 25 毫米、P  = 8 W、f 0  = 2.24 MHz、DC = 50%。f在非透明材料中打印的枫叶是 RDP 的另一个示例。打印参数：OD = 50 毫米、P  = 25 W、f 0 = 2.85 MHz、DC = 50%。g HDSP中套印可能性的示例，其中两壁打印在打印的空腹圆形壳体上。制造才略如图1和图2所示。

经营东说念主员合计，HSDP有可能成为一种颠覆性时代——访佛于光基3D打印时代的飞跃，从早期的立体光刻时代（SLA，使用激光逐点将树脂硬化为固体）发展到如今的数字光处理时代（DLP，粗略同期固化通盘树脂层）。

图5：机器东说念主辅助HDSP。a实验装配包括安装在机械臂末端践诺器上的打印平台和用相应压力模式打印的圆弧。b具有平面内挤压旅途的物体。c通过以可变进给绕z轴旋转同期以恒定进给沿 + z标的挤压而创建的螺旋形物体。所使用的压力模式如插图所示。插图披露了预期部件的3D模子。d诈欺忖度出的机器东说念主轨迹酿成的无提拔U形部件。e –h (d )的打印经过闪现图和忖度出的轨迹。

跟着HDSP时代的进一步发展，增材制造行业有望竣事更多难以思象的创新。这一时代的出现不仅为快速、高效的3D打印提供了新的处置决策，还为处理复杂材料、竣事云尔打印开辟了全新的可能性。改日，HDSP可能将在医疗、航空航天、电子居品等多个边界发挥要津作用。

图6：HDPS全息图连系经过表征。a制造的全息图和表面全息图之间的名义偏差和偏差散布。b通过有限元分析得回表面全息图（b左）和扫描的制造全息图（b右）的压力模式。c通过改革OD 和 f 0 拜访图像和打印分辨率，以低分辨率（c 左）构建表面曼荼罗图像（c 右），OD = 25 mm，f 0 = 1.5 MHz，以高分辨率（c 右）构建表面曼荼罗图像（c 中心）。d、e表面曼荼罗图像（c中心）相对于 OD 和f 0的连系性和NMSE。f图像平面位置、Z目标过甚对连系性和 NMSE 的影响。

总的来说开云kaiyun官方网站，全息径直声息打印（HDSP）算作声学增材制造的新范式，记号着3D打印时代参加了一个全新的阶段。咱们期待着更多对于HDSP时代应用的骨子案例，以及它在工业和医疗边界的进一步梗阻。