德國歷史最悠久的高等學府——海德堡大學，作為歐洲科研項目最密集的機構之一，在2022年時設立了分子系統工程與先進材料研究所（IMSEAM）。為了給繁多的科研項目提供了堅實的后盾，IMSEAM選擇了摩方精密的面投影微立體光刻（PµSL）3D打印技術，進一步確保了微孔板、微流控裝置以及器官芯片等高精度微型部件的精準制造。通過PµSL技術的應用，顯著提高了研究流程的效率和科研成果的整體質量。這一技術的集成，為IMSEAM的科學探索之路開啟了新的篇章，實現了科研創新與精密制造的無縫對接。

IMSEAM一直致力于在分子水平上合成和天然的構建模塊，創新研發新材料、新方法和新技術。目前，IMSEAM旗下設有四個研究小組以及兩個青年研究小組，這些小組致力于材料開發、有機電子、環境科學和生物醫療領域的基礎理論與應用研究。此外，IMSEAM為校內其他研究小組提供了設備制造與表征服務（IMSEAM核心設施）、軟（生物）材料表征以及微流控技術領域的核心設施支持。

01 高精度制造，滿足多樣化需求

微流控技術作為一門迅速發展的前沿領域，其應用已遍及多個學科研究。該技術涉及從流體動力學的深入理解，到基于液滴的微流控方法以合成細胞的創建，以及連續流動微流控和構建復雜器官芯片模型的實踐。微流控核心設施部門（µFlu CF）旨在為校內所有對微流控技術感興趣的研究團隊提供全面的支持，涵蓋項目設計、微流控芯片制造，以及生物安全實驗室等各個環節。

該部門的項目負責人Pashapour博士指出：“2022年5月，我們啟動了微流控芯片生產與分析所需的設備的采購工作。”在傳統的微流控芯片制造過程中，通常采用光刻技術，在涂有光刻膠的硅晶圓上制作主模具。為此，該部門購置了一臺無掩模對準器，該設備能夠實現1至200 μm范圍內高度的2D結構的精確制造。為了確保結構高度的一致性，該部門還需利用干涉輪廓儀進行測量，以監控硅晶圓與曝光光刻膠之間的厚度差異，但測量的公差范圍介于1μm至2-3 mm之間。

Pashapour博士表明：“除了上述工藝流程，我們同樣希望能夠生產具有3D結構的微流控芯片。因此，我們正在探索合適的3D打印技術解決方案。”

nanoArch® S140：摩方精密10 μm級3D打印設備，以其高精度，高公差控制能力，成功實現了科研級復雜微零件的制造。

02 PµSL技術，科研創新的得力工具

在完成了深入的市場調研和全面的評估之后，IMSEAM選定了一個代表性的設計，并將其提交給四至五個供應商進行打印。隨后，IMSEAM對這些打印件的精度、質量和打印效率進行了評估。在挑選打印設備的過程中，Pashapour博士著重指出了打印機在打印狹窄通道時保持壁面光滑的重要性，以確保在后續實驗中避免湍流的發生。經過嚴苛的篩選過程，IMSEAM最終決定采用摩方精密的nanoArch® S140（精度：10 μm）3D打印機，這是因為摩方精密能夠精確地制造出滿足設計規格的樣品部件。

摩方精密PμSL 3D打印技術為科研制造領域帶來了所需的高分辨率、高準確性和高精確度。作為一種立體光刻（SLA）技術，PμSL依賴于數字光處理引擎（DLP）、精密光學元件、高精度運動控制系統以及相應的軟件。與傳統的SLA技術相似，PμSL技術通過將部件分層，并利用光源投射到液態光敏樹脂上來實現打印。在曝光區域內，樹脂中的聚合物發生交聯和固化。Pashapour博士評價道：“S140這臺設備的表現令人難以置信，它能夠制備出非常優質的樣件，特別符合我們的需求。

03 開源兼容，提供精準定制化服務

為了滿足微流控技術的高標準需求，IMSEAM采用了nanoArch® S140 3D打印機，以促進其在微流控領域的研究與創新。該打印機擁有94 x 52 x 45 mm3的構建體積，為操作提供了必要的靈活性。該設備的開源特性使得研究所不僅能夠使用摩方精密自主研發的材料，還能夠選用第三方供應商提供的產品，從而進一步拓寬了材料選擇的范圍

nanoArch® S140 3D打印機相較于其他制造商的產品，賦予了用戶更廣泛的打印參數調整權限，這一特點顯著增強了打印的定制性和適應性，從而確保能在最佳條件下獲得預期結果。設備安裝就緒后，摩方精密為IMSEAM團隊提供了全面的教學和操作培訓，涵蓋了設備原理和操作細節。為期一周的培訓確保了研究團隊對打印機各項功能的深入掌握。

Pashapour博士指出，在嘗試打印項目期間，他們通過售后服務迅速獲得了支持，響應極為迅速。自2023年9月起，nanoArch® S140便保持全天候運行，僅在圣誕節假期期間暫停。這種不間斷的運行狀態充分體現了打印機的高效與可靠性。Pashapour博士還提到，團隊已進行了一次膜的更換，并參加了在線培訓課程，旨在進一步提高打印技術并優化打印流程。

04 激活科研潛力，加速研究成果實現轉化

IMSEAM的微流控核心設施部門（µFlu CF）已成功部署了摩方精密PμSL 3D打印技術，特別是其在玻璃基板上直接打印黃色樹脂的能力，顯得尤為關鍵。Pashapour博士強調，這種能力為微流控過程的分析提供了更清晰和直觀的觀察視角，進而促進了對于微流控機制更深入的理解。

盡管如此，Pashapour博士也提及了所面臨的一些挑戰，尤其是在將玻璃板在構建平臺上進行微米級精度對齊的過程中。目前，團隊主要依靠卡尺來完成這一任務，但Pashapour博士期望未來能夠獲得更先進的軟件支持，以提升對齊的精確度和操作效率。

此外，IMSEAM已成功完成了多個項目，涵蓋了具有150 μm空腔的立方體、直徑和深度均為80 μm、間距為20 μm的3D打印微孔板，以及用于細胞誘導變形的100 μm精細網格。這些項目的成功實施，不僅展現了nanoArch® S140 3D打印機在精度方面的優異性能，也凸顯了其在微流控領域的關鍵應用潛力。

Pashapour博士還表示，他們期望能夠利用彈性材料進行打印，例如用于合成肺的器官芯片。同時，他們也在探究是否能夠通過摩方精密2 μm分辨率的打印機來制造更加精密的支撐結構。