[发明专利]三维打印的方法和系统

说明书

本公开内容提供了用于3D物体的三维(3D)打印的方法和系统。本文提供的方法和系统可以包括可以实现各种形状的3D打印的3D全息光刻。本文提供的方法和系统可以实现高效的3D全息打印，并且可以避免例如零级缺陷的问题。本文提供的方法和系统包括用于打印具有减少的或最小的不一致的3D物体的方法。

交叉引用

本申请要求于2018年7月31日提交的美国临时申请号62/712,851、于2018年7月31日提交的美国临时申请号62/712,855和于2018年7月31日提交的美国临时申请号62/712,883的权益，其各自通过引用整体并入本文。

背景技术

全息光刻可以应用于三维(3D)物体的制造中。该技术可以将全息照相术与双光子光刻术相结合以投影三维(3D)表示，从而曝光经历聚合的光敏介质以产生三维(3D)物体。该技术也称为全息三维(3D)打印，可用于其组合的制造分辨率和速度。尽管潜在的应用众多，但是生物材料的制造可能是主要的应用。这是由于分辨率功能允许制造单细胞和小毛细管，而这是其他3D打印技术无法实现的。另外，这种直接写入制造技术允许通过逐层工艺来制造3D物体，而不是层状组装此类3D物体，如在更传统的光刻应用中所使用的那样。

发明内容

本公开内容提供了用于3D物体的三维(3D)打印的方法和系统。本文提供的方法和系统可以包括3D全息光刻。本公开内容的方法和系统可以使用但不限于全息照相术和/或多光子吸收。本公开内容的方法和系统可以使得能够进行包括预定形状和任意形状的各种形状的3D打印。该方法和系统的一些方面可以实现高效的3D全息打印，并且可以避免诸如零级缺陷的问题。本公开内容中的方法可以包括用于打印具有最小的不一致的3D物体的方法。

一方面，本公开内容提供一种用于处理三维(3D)物体的计算机表示(computerrepresentation)的方法，其包括：(a)计算机处理所述3D物体的所述计算机表示以生成所述3D物体的第一多个部分，其中所述第一多个部分具有不同的体积；(b)计算机处理所述第一多个部分以产生具有基本上相同体积的第二多个部分；以及(c)使用所述第二多个部分来生成用于生成所述3D物体的打印指令。

在一些实施方式中，所述方法还包括使用所述打印指令来打印所述3D物体。在一些实施方式中，根据所述打印指令通过固化树脂来打印所述3D物体。在一些实施方式中，根据所述打印指令通过聚合介质来打印所述3D物体。

在一些实施方式中，所述第二多个部分是所述3D物体的全息表示的一部分。在一些实施方式中，所述方法还包括通过将相位空间变换应用于所述第一多个部分来生成相位空间全息图。在一些实施方式中，所述相位空间变换是平移操作。

在一些实施方式中，所述3D物体是无定形3D物体。在一些实施方式中，根据每个形状的紧密性来选择所述第一多个部分的一部分的形状和所述第二多个部分的一部分的形状。在一些实施方式中，通过聚类算法来选择每个形状。在一些实施方式中，所述聚类算法是k均值算法。

在一些实施方式中，所述聚类算法是分层聚类算法。在一些实施方式中，所述方法还包括数据挖掘。

在一些实施方式中，所述第二多个部分中的每个互锁(interlock)。在一些实施方式中，所述第二多个部分中的每个都被重新组装以产生类似拼图的锁。

本公开内容的另一方面提供了一种用于处理三维(3D)物体的计算机表示的系统，其包括：计算机存储器，其被配置为存储所述3D物体的所述计算机表示；以及一个或多个可操作地与所述计算机存储器耦合的计算机处理器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以：(i)从所述计算机存储器获得所述3D物体的所述计算机表示；(ii)处理所述计算机表示以生成所述3D物体的第一多个部分，其中所述第一多个部分具有不同的体积；(b)处理所述第一多个部分以产生具有基本上相同体积的第二多个部分；以及(c)使用所述第二多个部分来生成用于生成所述3D物体的打印指令。