MIMAKI帶來逼真彩色的LED光固化3D打印解決方案

3D打印領(lǐng)域有三個明顯的趨勢，一是以美國惠普、日本佳能為首的二維打印機廠商紛紛進(jìn)入到3D打印設(shè)備市場，通常是進(jìn)入到塑料領(lǐng)域的3D打��；二是以德國德馬吉森精機、德國通快為首的傳統(tǒng)CNC機床廠商紛紛進(jìn)入到3D打印領(lǐng)域，通常是進(jìn)入到金屬領(lǐng)域的3D打��；三是顛覆性的高科技創(chuàng)業(yè)，尤其是以Carbon、Desktop Metal這類的企業(yè)，創(chuàng)始人以學(xué)院派為主，并且在產(chǎn)品未正式誕生之處就吸引了上億美金的投資資金而刷新業(yè)界視線。

MIMAKI公司遠(yuǎn)不是最出名、更不是最大的大幅面打印機生產(chǎn)廠家，總部坐落于日本距東京大約1小時新干線路程的長野縣一隅（距東京大約200公里），相對于IT業(yè)巨無霸惠普、佳能這樣的同行，他至多只能算是一個地方小企業(yè)而已。但MIMAKI的技術(shù)很特別，在大幅面噴繪機、雕刻機、工業(yè)用大平臺雕刻機、印染打樣機、平臺噴繪機等方面獨樹一幟。如今，MIMAKI又推出了逼真彩色的LED光固化3D打印解決方案。成為二維打印機廠商挺進(jìn)三維打印領(lǐng)域的又一家特色企業(yè)。

MIMAKI聲稱他們的3DUJ-553 UV LED3D打印解決方案是世界上第一臺有超過1000萬種顏色的3D打印機，能夠生產(chǎn)顏色逼真的標(biāo)志、原型、零件、產(chǎn)品，從而消除了費時費力地手工繪制3D打印產(chǎn)品的必要。

根據(jù)Mimaki，這款設(shè)備的推出主要針對市場上色彩和去支撐兩大痛點。色彩方面，通常市面上的3D打印設(shè)備難以以逼真的色彩生產(chǎn)產(chǎn)品。這通常要求打印完成后通過手繪或機器噴涂的過程，這是耗時而昂貴的。其次，大多數(shù)3D打印對象在打印完成后都需要去除穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)。這既需要時間又帶來風(fēng)險。

Mimaki的3DUJ-553 3D打印設(shè)備可以以打印照片的色彩來實現(xiàn)3D打印，色彩的選擇包括1000萬種不同的顏色。此外，水溶性支撐材料可以很容易地被洗掉而不會損壞產(chǎn)品。這使得這款3D打印設(shè)備適合用于教育、醫(yī)療、制造業(yè)、建筑業(yè)等領(lǐng)域。

具體來說，Mimaki實現(xiàn)超過1000萬種顏色的3D打印要歸功其獨特的UV LED固化方法。3DUJ-553的彩色打印不僅意味著打印結(jié)果的全彩特點，也允許通過開發(fā)的模擬配置文件在PC顯示器上準(zhǔn)確地觀看顏色。

3DUJ-553所使用的光敏樹脂含有丙烯酸樹脂成分，生產(chǎn)的產(chǎn)品硬度相當(dāng)于ABS樹脂。這意味著3D打印的產(chǎn)品不需要額外的保護(hù)措施，即便通過螺釘連接零件也不會損壞產(chǎn)品。此外，這種樹脂還具有耐候性，表面光滑的特點。

3DUJ-553采用水溶性支撐結(jié)構(gòu)可以很容易地被水沖洗掉。這樣對于3D打印非常精細(xì)的物體就具備了明顯的優(yōu)勢，輕易地就可以去除支撐材料，而不需要像其他3D打印過程那樣通過切割或刮除的方法去除支撐材料。

關(guān)于彩色3D打印，2015年來自德國Fraunhofer計算機圖形研究所的研究人員Alan Brunton及其同事發(fā)表了一篇題為《推進(jìn)3D彩色打印的邊界：誤差擴散與半透明材質(zhì)（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》的論文，描述了一種能夠生成高度清晰和相當(dāng)準(zhǔn)確的彩色3D打印對象的算法過程，根據(jù)這種算法3D打印出來的對象相當(dāng)?shù)谋普妗?/div>

研究人員充分利用了幾十年來學(xué)術(shù)界對于彩色成像、色彩管理和2D彩色打印的知識成果，以最大限度地提高質(zhì)量和充分挖掘高分辨率多材料3D打印機的功能，并將其變?yōu)楝F(xiàn)實。他們的研究專注于“體素化”的噴墨三維打印。類似于二維圖片的像素由一個點所蘊含的顏色來計算，可以將其理解為由單個噴墨液滴來表示的一個3D像素。對于噴墨技術(shù)來說，全彩3D打印的難度在于，就算只有1立方厘米大小的一個3D打印對象，也包括了大約1800萬滴的樹脂。所以對于控制算法來說，這是一個非常巨大的體素數(shù)量，因此對于大多數(shù)彩色噴墨的3D打印來說，它們的色彩精度并不是最佳的。

科學(xué)家們的研究通過非常精準(zhǔn)地控制體素的顏色把技術(shù)向前推進(jìn)了一步，他們在這一過程中把樹脂的透明度也考慮了進(jìn)去。這是很有必要的，因為現(xiàn)在大多數(shù)的樹脂都具有一定程度的透光性。這也意味著，在3D打印時，從對象物體內(nèi)部的顏色也將對其表面呈現(xiàn)出來的色彩產(chǎn)生重要的影響。他們提出了一種幾何自適應(yīng)性誤差擴散半色調(diào)算法（geometry-adaptive error diffusion halftoning algorithm）：

- 表面體素展現(xiàn)的遍歷算法，將各向異性誤差擴散過濾器以一個一致化的方式映射在二維表面，而且只需要局部信息即可做到。

- 分層半色調(diào)算法，它將遍歷算法與任意二維誤差擴散算法結(jié)合了起來，并能適應(yīng)的材料的半透明性或通過改變層數(shù)來增加色域。

除了Fraunhofer的“體素化”的噴墨三維打印，三星公司也在2015年獲得了其彩色3D打印的專利。

三星公司的專利所描述的內(nèi)容包括一臺專有的3D打印機、一種控制打印機的方法、彩色光固化墨水和抗互滲色劑。該打印機有幾個水箱包含彩色墨水和防滲劑。每種材料都有一個對應(yīng)的打印頭，在上述打印頭上還連接著一種光敏引發(fā)器用于在打印過程中固化這些材料。三星的解決方案是一個連續(xù)的多色3D打印工藝。

來源：3D科學(xué)谷

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