MIMAKI帶來逼真彩色的LED光固化3D打印解決方案

3D打印領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入到3D打印設備市場，通常是進入到塑料領域的3D打��；二是以德國德馬吉森精機、德國通快為首的傳統(tǒng)CNC機床廠商紛紛進入到3D打印領域，通常是進入到金屬領域的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)始人以學院派為主，并且在產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公司遠不是最出名、更不是最大的大幅面打印機生產廠家，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三維打印領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，能夠生產顏色逼真的標志、原型、零件、產品，從而消除了費時費力地手工繪制3D打印產品的必要。

根據(jù)Mimaki，這款設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打印設備難以以逼真的色彩生產產品。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)定的支撐結構。這既需要時間又帶來風險。

Mimaki的3DUJ-553 3D打印設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品。這使得這款3D打印設備適合用于教育、醫(yī)療、制造業(yè)、建筑業(yè)等領域。

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，生產的產品硬度相當于ABS樹脂。這意味著3D打印的產品不需要額外的保護措施，即便通過螺釘連接零件也不會損壞產品。此外，這種樹脂還具有耐候性，表面光滑的特點。

3DUJ-553采用水溶性支撐結構可以很容易地被水沖洗掉。這樣對于3D打印非常精細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3D彩色打印的邊界：誤差擴散與半透明材質（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準確的彩色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?shù)谋普妗?/div>

研究人員充分利用了幾十年來學術界對于彩色成像、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。

科學家們的研究通過非常精準地控制體素的顏色把技術向前推進了一步，他們在這一過程中把樹脂的透明度也考慮了進去。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，從對象物體內部的顏色也將對其表面呈現(xiàn)出來的色彩產生重要的影響。他們提出了一種幾何自適應性誤差擴散半色調算法（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。

- 分層半色調算法，它將遍歷算法與任意二維誤差擴散算法結合了起來，并能適應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科學谷

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