2025年，洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队在断层体积增材制造（TVAM）技术上取得重要进展。他们提出了一种改进方案：通过激光在旋转的光敏树脂瓶中进行光固化，直接形成目标三维结构。在这一方法中，研究人员不再像传统做法那样主要调制光的亮度（振幅），而是改为调制光波的相位来编码三维形状，从而更高效地利用激光能量。

工程学院应用光子器件实验室（LAPD）团队在此基础上构建了一个全新的全息平台，使TVAM的整体效率提升了约70倍。关键在于，他们首次在体积三维打印系统中实现了对光束相位的直接精确控制，并将这一能力集成到新的光学装置中。

在实验中，新系统能够在数秒内完成毫米级物体的整体固化，并在数分钟内完成厘米级物体的打印。更为重要的是，相位控制让全息打印可以使用自愈光束，即便在含有活细胞等强散射介质中，也能获得更高保真度的三维结构。

“我们的方法在效率和精度上的表现，终于让接近临床尺度的类组织生物打印变得现实可行。”LAPD负责人 Christophe Moser 表示，“即使嵌入细胞会显著增加光散射，我们仍然能够打印出尺寸远大于以往全息方法所能实现的结构。”

相关成果已发表于《Light: Science & Applications》期刊。

向生物打印植入物更近一步

在这项研究中，团队使用一台输出功率为150毫瓦的激光二极管，成功打印出一个真人大小的人耳模型，这是向重建医学生物打印植入物迈出的关键一步。在较小的打印体积（64立方毫米）条件下，研究人员还验证了嵌入的活细胞在打印后六天内依然存活，并形成了有序的细胞网络结构。

为进一步改善打印物体的表面质量，团队将高效的全息光引擎与一套新的散斑抑制策略结合使用。散斑是一种随机光干扰现象，会导致打印表面出现颗粒感，通过抑制散斑，可以显著提升表面平滑度和细节表现。

“我们的方法让体积打印更接近真实尺寸的植入物，同时实现了在低功率激光条件下的生物兼容制造。”论文第一作者、LAPD博士生 Maria Alvarez-Castaño 总结道。

研究人员指出，下一步工作将集中在进一步提升投影的保真度，并系统研究在高细胞密度生物树脂中进行打印时，光束整形能力所能达到的极限。

此外，团队还有多项即将发表的研究成果，将介绍TVAM平台的后续改进方向，包括：

• 优化在现有物体表面或其周围直接打印的工艺；
• 通过预测树脂内部的化学反应过程，更精确地塑造微观细节结构的新方法。

其中后一类方法尤其依托全息体积增材制造技术，只需将全息图投射到树脂瓶中即可成形，无需再让树脂瓶旋转，从而进一步简化系统结构并提升打印灵活性。