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    挑战色彩管理极限 揭秘3D打印彩色物体

      [  中关村在线 原创  ]   作者:李刚   |  责编:李刚

           【中关村在线3D打印频道原创】3D打印技术发展到今天,FDM、SLS、3DP、SLM、SLA等各种不同的技术仍然在快速革新,然而全彩色3D打印将成为增材制造领域一个重要的发展趋势。Stratasys联合震旦近期发布的Polyjet全彩3D打印解决方案,在色域覆盖上,已经从36色提高到50万色,色域空间已经达到美国印刷标准色域(SWOP)的120%,已经能够实现屏幕上的颜色到最终打印出模型上颜色的一致性,对于彩色3D打印而言,这是一次技术上的里程碑式的升级,也代表着彩色3D打印元年的开启。

    色域覆盖印刷120% 彩色3D打印元年引爆
    Stratasys Polyjet J750体素级3D打印展示

          据了解,在二维平面进行色彩管理是基于白色纸张作为底色进行的多色墨滴或彩色墨粉而进行的,在三维空间进行色彩管理,还需要结合材料的折射、反射、透光等因素,以及透明材料和非透明材料的组合,是一个极为复杂的三维色彩管理模型,还需要考虑到材料的特性,在三维空间对色彩的管理的难度非常大,这也是为何我们在过去很难得到色彩还原很好的全彩模型的原因。 

           随着技术的发展和进步,彩色3D打印技术作为增材制造的一个细分市场,将是未来的重要趋势之一,目前行业中相对成熟的技术方案有如下几类:

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    LOM技术的代表机型:McorArke,零售价超过30万

    色域覆盖印刷120% 彩色3D打印元年引爆 LOM技术实现彩色3D打印效果

    1、LOM技术+彩色喷墨,所用的材料是纸张,切割逐层薄片叠加,最终成型相应的模型,特点是成本低,效率高,缺点是模型不具备功能材料特性,适合做教学模型和纯外观模型;

    色域覆盖印刷120% 彩色3D打印元年引爆 FDM技术+喷墨的彩色3D打印方案,硬件零售价5万左右

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    FDM技术+喷墨的彩色3D打印样品展示

    2、FDM技术+彩色喷墨,利用FDM技术打印模型,每一层打印完,在材料表面喷射彩色墨水,特点是模型表面颜色鲜艳,缺点是打印速度慢,模型表面有层纹效果;

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    惠普Jet Fusion 580 Color 3D Printer彩色3D打印机,设备零售价在130万左右

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    惠普Jet Fusion 580 Color 3D Printer彩色3D打印机打印样品

    3、Jet Fusion技术,这是惠普刚刚在国内发布的全彩3D打印解决方案,彩色墨滴喷射分辨率能达到1200dpi点阵,实现1600万种sRGB色彩,结合半色调技术和尼龙粉末逐层固化,然后配合四色墨水喷射方案,从而实现全彩3D打印的效果,优点是尼龙材料100%利用,尼龙材料具有结构测试和功能验证特性,整体方案具有一定的性价比,缺点是暂时无法实现透明效果和多材料混合效果打印;

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    Stratasys Polyjet技术实现体素级3D打印

    4、Polyjet技术,与FDM技术组成了Stratasys的两大看家技术,目前最新的全彩多材料3D打印机J750升级后和J735(尺寸比J750小,价格低14%,其它配置与J750完全相同)能够同时支持6种材料,采用喷射+光固化方案,从而实现模型颜色的控制、软硬度、透明度、纹理等其它3D打印技术所不具备的表现力,尤其是这次发布的新内容包括新增的鲜明色彩的材料(实现真实的红色、黄色、橙色)、GrabCAD Print扩展的颜色配置文件(屏幕颜色和最终打印出的颜色能够实现一致性)、GrabCAD Print切片功能(在同一个打印文件中打印具有全彩色VRML纹理的透明度)。

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    Stratasys Polyjet全彩3D打印样品

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    Stratasys Polyjet全彩3D打印样品

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    Stratasys Polyjet全彩3D打印样品

    5、WJP技术,这是国内企业赛纳的主打3D打印技术方案,技术原理与Polyjet类似,然而树脂材料、色彩管理与Stratasys完全不同,也能够实现全彩色多材料的控制,目前主要应用医疗和教育行业。据了解,随着应用的深入,越来越多的功能性树脂材料将被引入。

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    珠海赛纳WJP彩色3D打印技术方案,硬件售价超过200万

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    珠海赛纳WJP彩色3D打印技术样品展示

    6、3DP技术,以3D System的Projet 660为例,采用石膏粉末+喷射方案,过去在全彩人像打印服务中比较常见,特点是一种相对低成本的彩色打印方案,缺点是模型表面精细度和色彩表现一般。

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    3D System Projet 660全彩3D打印人像解决方案,材料为石膏粉末

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    3D System Projet 660全彩3D打印解决方案

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    3D System Projet 660全彩3D打印人像解决方案

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    Mimaki 日本UV印刷3D打印彩色解决方案展示,能实现1000万色
    (图源来自Mimaki官网)

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    佳能极致创意打印具有立体效果的照片

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    佳能极致创意打印具有立体效果的装饰图

           可能这里有朋友会提到日本Mimaki的UV喷墨技术,这是在传统UV平板印刷的基础上衍生而来的3D打印技术,原理上和Polyjet、WJP类似,但是采用这种方案的企业大多来自传统二维印刷设备供应商,佳能的UV平板印刷机很早就能实现5CM高的全彩打印效果,理论上也属于彩色3D打印的范畴。对于传统的具有UV平板印刷设备的品牌,进入彩色3D打印的门槛相对较低。

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