在IC芯片、生物芯片工程、微納功能材料的研究和應用中，光刻技術扮演了不可或缺的角色。利用微納光刻技術與增材制造的原理，開發的微結構3D打印技術是一項前瞻性、戰略性技術。由于其工程應用性強，領域跨度大，對未來先進制造業，尤其是高端制造、功能器件的發展十分重要。然而，已有的3D打印技術在打印精度、幅面上仍難以滿足高精度器件的研究與應用需求。例如，針對生物應用領域，3D 打印技術仍未有效解決打印尺寸與打印精度不能兼顧的難題。
圖1為打印用于組織工程領域實現載體支架打印。3D打印技術為生物科學研究和醫療診斷方法提供了新的可能性，然而3D打印技術在生物領域的應用也面臨不少局限性，主要表現在打印精度和打印幅面無法滿足應用要求。
一方面，基于超快激光的雙光子效應的立體造型技術，可實現小到0.1 μm的3D結構打印，然而，由于其單束串行打印模式，工作效率極低，幅面?。〝蛋傥⒚祝?，達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體造型技術，受限于現有浸沒型打印模式、光學投影系統分辨率與數據處理的影響，打印的橫向精度（特征尺寸）大于60微米的結構，難以滿足生物芯對微小結構、較大面積的制作要求(參考文獻1)。因此，高精度微納3D打印系統雖有很大市場需求，卻一直是未能攻克的難題。
蘇大維格研發團隊利用在大面積微納直寫裝備、大數據圖形設計與處理、R2R納米壓印技術的研制與應用方面的長期技術積累，將微納光刻光路系統應用于3D打印的光學結構中，將3D打印系統的橫向打印精度提高了一個數量級。
不同于以往立體光固化（SLA） 3D打印機，被打印物體均是浸沒在膠槽中，縱向打印精度由光斑聚焦深度決定的方法（參見圖2，參考文獻1），橫向與縱向打印分辨率都低。
圖2 傳統SLA 3D打印模式示意圖
團隊發明了“涂層-曝光-分離”的新的打印模式，獲得了更高的縱向（分層）打印精度。 團隊開發的逐層涂布，逐層打印微結構的光固化分離的新型SLA 3D打印技術，使3D物體縱向打印精度顯著提高。攻克了以往SLA 3D打印機，后繼打印層過程對已打印層有較大影響的共性難題。研制的“微納3D打印系統Multi-μ 3D Printer”，可打印極高精度的微3D結構。橫向精度（特征結構）5μm-25μm（投影分辨率1微米），縱向精度（層厚）2μm-20μm。3D打印的測試結果如下圖3：
橫向結構測試：錐狀頂5微米，底50微米，高150微米
層厚測試：最小層厚2微米
空心柱測試：壁25微米，高180微米。側壁光滑清晰，共焦顯微鏡拍攝
空心柱開孔測試：孔邊長50微米；漸變3D打印樣品（右）SEM照片
圖3 微納3D打印的測試樣品
上述高精度3D打印機將是微納3D打印系統之一。結合微納壓印/轉印技術，微納3D打印系統Multi-μ 3D Printer，有望在生物芯片、傳感器、MEMS器件制備等方面發揮重要作用。
圖4 高精度微納3D打印系統：Multi-μ 3D Printer照片
如用于細胞檢測的高深寬比的微柱陣列等各種生物芯片（下圖）和通常方法不能夠實現的微納結構的3D打印。
圖5 生物芯片結構示意圖
參考文獻：
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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