3D 打印技術新突破!可以精準打印多種顏色了

雷鋒網 於 21/06/2015 發表 收藏文章

(Maker Faire 2015深圳活動上演示的3D打印效果,顏色比較單一)

但凡使用過3d打印機的人都意識到一個不可忽視的問題:顏色。3D打印技術可以完美地打印任何形狀的複製品,但對於原件的顏色,就顯得有些無能為力了。

近期,德國弗勞恩霍夫計算機圖形研究所的Alan Brunton及其朋友們的工作有望改變這一現狀,他們找到了如何在3D打印過程中加入精確顏色方案的方法,這在3D打印技術領域尚屬首次。

一般來説,3D打印的物體是由一層層的定影粉或壓縮塑料組成,現有的方法都不能對目標顏色進行有效的控制。因此想要在顏色方面取得突破,必須另尋他法。傳統的2D打印機制成的圖像是由像素構成,如果3D打印物體由體素構成,是不是就能解決顏色問題了?

大約在一年之前,市場中就有由體素構成的3D打印物。這些3D物品由多個噴墨打印機一點一滴製成,在紫外線的照射下這些液滴可以瞬間固化。如果將每一滴液體看做是一個體素,那是不是就有可能對顏色進行準確控制呢?這就是Brunton擬採取的方案,眾所周知,動手總比動嘴皮子難的多,在實際操作過程中,Brunton面臨着不少的難關:

首先,在3D打印之前(掃描)及打印過程中,需要面臨龐大的數據量及數學運算。從噴墨打印機中噴出的液滴很小,一立方厘米的範圍內就能容納1800萬個。因此任意一個差不多的對象都由數百億個體素單元組成,且每個體素對最終目標顏色的影響也將計算在內。

其次,這些微小的液滴必須具備一定的透明度,如此紫外線才能透過液滴從而將其固化。這對目標物體的視覺外觀具有顯著地影響,因為光線在穿過體素的過程中會出現光的散射、折射等現象。這也就意味着,液滴的顏色必須綜合考慮光線的散射作用,這極大地增加了顏色方案計算的難度和強度。

最後還有一點:在2D打印過程中,可以在一幅圖像中的任一點使用多達3種不同的顏色;但是在3D打印中,每個液滴只能是一種單一的材料,因此顏色的選擇範圍被大大地制約了。

然而,Brunton借鑑數十年的2D印刷以及一般彩色成像技術,已經取得了顯著的進展。他們的方法結合了兩種不同的技術:第一種是被稱為半色調的二維打印技術,可以近似地看成一種三維技術,這種技術是利用不同大小和間距的點替代連續的色調和顏色。第二種是計算物體表面顏色的方法,該算法需綜合考慮光線透過體素時將發生散射等現象。


結果是那麼地令人印象深刻。上圖中只有三個蘋果和拇指是真實的,其餘都是Brunton利用新方法打印的複製品,小編已經傻傻分不清楚了。

Brunton表示,隨着材料科學的發展以及更高分辨率打印機的出現,3D打印效果還會更好。在所有的這些方面,其團隊提出的算法還將接受檢驗。相對而言,透明度更低的油墨及分辨率更高的打印機更易實現。

將來,還要高度重視半透明、不透明油墨的混合使用,因為很多生物材料具有半透明的特性,譬如皮膚。

這是一個非常有趣的研究工作,將翻開3D打印的新篇章。相信不久之後,現今流行的打印設備就會淘汰。

via.mashable

本文轉載請註明來源:http://www.leiphone.com/news/201506/K2sCx4JZHscvPAUY.html


資料來源:雷鋒網
作者/編輯:老呂IO
標籤: 3D 打印  
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