3D 打印技術新突破！可以精準打印多種顏色了

（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

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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：老呂IO