在IC芯片、生物芯片工程、微纳功能材料的研究和应用中，光刻技术扮演了不可或缺的角色。利用微纳光刻技术与增材制造的原理，开发的微结构3D打印技术是一项前瞻性、战略性技术。由于其工程应用性强，领域跨度大，对未来先进制造业，尤其是高端制造、功能器件的发展十分重要。然而，已有的3D打印技术在打印精度、幅面上仍难以满足高精度器件的研究与应用需求。例如，针对生物应用领域，3D 打印技术仍未有效解决打印尺寸与打印精度不能兼顾的难题。
图1为打印用于组织工程领域实现载体支架打印。3D打印技术为生物科学研究和医疗诊断方法提供了新的可能性，然而3D打印技术在生物领域的应用也面临不少局限性，主要表现在打印精度和打印幅面无法满足应用要求。
一方面，基于超快激光的双光子效应的立体造型技术，可实现小到0.1 μm的3D结构打印，然而，由于其单束串行打印模式，工作效率极低，幅面小（数百微米），达不到高精度生物芯片的研制的要求。另一方面，基于紫光投影的光固化立体造型技术，受限于现有浸没型打印模式、光学投影系统分辨率与数据处理的影响，打印的横向精度（特征尺寸）大于60微米的结构，难以满足生物芯对微小结构、较大面积的制作要求(参考文献1)。因此，高精度微纳3D打印系统虽有很大市场需求，却一直是未能攻克的难题。
苏大维格研发团队利用在大面积微纳直写装备、大数据图形设计与处理、R2R纳米压印技术的研制与应用方面的长期技术积累，将微纳光刻光路系统应用于3D打印的光学结构中，将3D打印系统的横向打印精度提高了一个数量级。
不同于以往立体光固化（SLA） 3D打印机，被打印物体均是浸没在胶槽中，纵向打印精度由光斑聚焦深度决定的方法（参见图2，参考文献1），横向与纵向打印分辨率都低。
图2 传统SLA 3D打印模式示意图
团队发明了“涂层-曝光-分离”的新的打印模式，获得了更高的纵向（分层）打印精度。 团队开发的逐层涂布，逐层打印微结构的光固化分离的新型SLA 3D打印技术，使3D物体纵向打印精度显著提高。攻克了以往SLA 3D打印机，后继打印层过程对已打印层有较大影响的共性难题。研制的“微纳3D打印系统Multi-μ 3D Printer”，可打印极高精度的微3D结构。横向精度（特征结构）5μm-25μm（投影分辨率1微米），纵向精度（层厚）2μm-20μm。3D打印的测试结果如下图3：
横向结构测试：锥状顶5微米，底50微米，高150微米
层厚测试：最小层厚2微米
空心柱测试：壁25微米，高180微米。侧壁光滑清晰，共焦显微镜拍摄
空心柱开孔测试：孔边长50微米；渐变3D打印样品（右）SEM照片
图3 微纳3D打印的测试样品
上述高精度3D打印机将是微纳3D打印系统之一。结合微纳压印/转印技术，微纳3D打印系统Multi-μ 3D Printer，有望在生物芯片、传感器、MEMS器件制备等方面发挥重要作用。
图4 高精度微纳3D打印系统：Multi-μ 3D Printer照片
如用于细胞检测的高深宽比的微柱阵列等各种生物芯片（下图）和通常方法不能够实现的微纳结构的3D打印。
图5 生物芯片结构示意图
参考文献：
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3D printed microfluidic devices: enablers and barriers, http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2016/lc/c6lc00284f
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T. Billiet, M. Vandenhaute, J. Schelfhout, S. Van Vlierberghe and P. Dubruel, Biomaterials, 2012, 33, 6020–6041