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中大創3D「速印」 奪「創科奧斯卡」

2018-12-18
陳世祈團隊研製「數碼全息納米3D打印機」。香港文匯報記者劉國權  攝陳世祈團隊研製「數碼全息納米3D打印機」。香港文匯報記者劉國權 攝

膺本年度全球百大發明 有望用於納米級醫療工具

香港文匯報訊(記者 詹漢基)3D打印技術早已廣泛應用於科研、航空、機器、醫療等範疇,而中大研究團隊將相關技術進一步改善,研發全新「數碼全息納米3D打印機」(Nano-Builder),系統採用多焦點打印,突破傳統逐層打印模式,大大加快了速度與精準度,近日獲「創科界奧斯卡」之稱的「全球R&D 100年獎」嘉許,是本年度全球百大創新發明之一。團隊表示,有望將技術運用於納米級別的科研、醫療工具。

傳統3D打印技術採用由低至高、逐層建構的方式進行打印,系統將材料一層一層疊高,若打印物件有懸掛在半空的設計,則需要在懸掛物位置底下預先放置支撐材料,容易造成材料浪費。

由於傳統3D打印技術速度、靈活性、解像度仍有極大的限制,故未能完全應用於各個範疇。

靈活掃描無難度 省支撐材料

針對傳統3D打印技術的弊病,中大工程學院機械與自動化工程學系副教授陳世祈帶領團隊,研發全新「數碼全息納米3D打印機」,採用「數字全息雷射掃描及光束整形技術」,以高速22.7kHz,即每秒22,700次的頻率進行多焦點掃描,並打破了逐層掃描、逐層建構的傳統3D打印方式。

Nano-Builder無論在速度、精準度均遠勝於傳統的單焦點打印方式。該打印機採用革命性的多焦點打印,可以編成寫入任意多點或單點,多個掃描焦點移至打印空間中任何一點,即可進行打印工作。縱使打印目標是複雜的懸垂結構,亦不需要預先放置支撐材料。

由於Nano-Builder採用多焦點打印,故打印速度較傳統方式快10倍甚至100倍,陳世祈表示,相比起速度,精準度更為重要。

該打印機可以打印細小物件,甚至只有頭髮直徑的千分之一,有利開發各類微小尺度的科研器件,例如光子晶體、微納流體器件。

陳世祈續指,未來有望使用該技術進一步開發光子晶體等科研器件,亦能研發仿真生物組織、支架,將來或能出現能進入血管的納米機器人,幫助修復體內組織或運送藥物。

換鏡頭變顯微鏡 可研大腦神經

Nano-Builder除了打印功能外,更具備醫學掃描和顯微功能。若將打印機中CCD相機替換成PMT光電倍增管,即能接收反射信號,成為高性能顯微鏡,將3D隨機掃描技術延伸至醫學或基礎生物等研究工具。

此外,Nano-Builder能同時準確刺激生物大腦中多個神經元,而不傷害神經元周圍的結構,可用於長時間研究大腦神經迴路及特定功能。

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