AR初创公司打造超高速全息3D打印机，实现“瞬间造物”

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 Chu说：“如果想生成一个1000×1000像素的图像，需要100万像素点。若要生成具有相同分辨率的3-D图像，则需要十亿个点。道理如此，但在现实中......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。

编辑：杨力