向DIY全彩3D打印邁進(jìn)！van der Geest的彩色Double i3

導(dǎo)讀：作為最普及的3D打印產(chǎn)品，F(xiàn)DM機(jī)器深受手工愛好者的喜愛。然而，隨著創(chuàng)客們?cè)丛床粩嗟男孪敕ǎ瑔我簧�彩的打印機(jī)逐漸無法滿足他們的需求。而多色3D打印機(jī)又非常昂貴，那該怎么辦呢？

南極熊獲悉，Aad van der Geest正在開發(fā)一種新的彩色3D打印概念機(jī)器：Double i3。機(jī)器本質(zhì)上是將兩臺(tái)i3式3D打印機(jī)合二為一：用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)擠出系統(tǒng)來沉積熱塑性材料，第二個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)工具頭，可以在每一層上涂上彩色墨水。塑料和油墨層的堆積使物體帶有顏色。

△Double i3原型

Aad van der Geest和他的全彩夢(mèng)

如果你覺得“Aad van der Geest”這個(gè)名字聽起來很熟悉，那是因?yàn)樗�早�?016年開發(fā)了一種叫做“ColorPod”的方法。這是一種將FFF 3D打印機(jī)改裝成全彩粉末3D打印機(jī)的方法。該系統(tǒng)使用了類似于幾十年前原始ZCorp工藝的彩色3D打印工藝。

△ColorPod系統(tǒng)概述

后來，ColorPod被改造成3D打印可食用物體的系統(tǒng)，制造3D打印糖果�！霸�始”的ColorPod使用典型的HP噴墨墨盒在粉末的每一層上打印顏色以創(chuàng)建顏色對(duì)象。然而，墨水和粉末都不能食用。新的改造通過在糖和糊精的混合物上噴射稀釋的伏特加和可食用墨水的液滴，將彩色3D打印和食品結(jié)合。

△ColorPod生產(chǎn)的3D打印糖果

Double i3的全彩之路

Aad van der Geest選用了透明PLA和水性油墨。因?yàn)橥该鞯牟牧虾苋菀孜�收顏色用，并且打印成品沒有明顯的“色線”。鋪設(shè)塑料層后，構(gòu)建板移動(dòng)到第二個(gè)框架下方，在那里用青色、黃色和品紅色墨水的形式添加顏色。

△Double i3打印的魷魚游戲玩偶

打印模型需用Cura和全彩色切片機(jī)進(jìn)行切片，使擠出機(jī)在移動(dòng)到下一層之前，噴墨打印頭會(huì)在打印對(duì)象上以之字形移動(dòng)。以上步驟適用于i3的marlin固件。未使用的第二個(gè)擠出機(jī)信號(hào)被改造為控制讓Marlin在第一個(gè)和第二個(gè)垂直框架之間切換輸出的電子器件。

△Double i3原型系統(tǒng)

Aad van der Geest稱，他一直在修改GeeetechPrusa i3 C套件以實(shí)現(xiàn)顏色系統(tǒng)，但或許這種改造方法也能夠適用于其他i3樣式的設(shè)備。另外，Aad van der Geest正在測(cè)試其他類型的墨水和長(zhǎng)絲，尋找更加有效的組合。

△使用Double i3原型系統(tǒng)制作的3D打印青蛙

雖然從現(xiàn)有的成品來看，這項(xiàng)改裝的成果并沒有那么驚人。但是，這種雙i3模式是一次很好的嘗試。而噴墨系統(tǒng)使用的青色、品紅色和黃色可以組合使用，產(chǎn)生任何所需顏色。這意味著Double i3理論上可以在打印件上產(chǎn)生逼真的紋理。

△使用Double i3原型系統(tǒng)制作的3D打印骰子

此外，這種類似但不同于IDEX雙噴頭打印模式：一個(gè)打印頭用于3D打印，另一個(gè)用于上色，再加上i3框架廉價(jià)的成本，讓機(jī)器的整體造價(jià)還能夠繼續(xù)降低�，F(xiàn)在市面上銷售的全彩噴射3D打印機(jī)最便宜的大概也需要25萬人民幣。使用這種方式，機(jī)器成本最少也能是目前價(jià)格的十分之一。南極熊似乎看到未來低成本全彩3D打印機(jī)在向用戶們“招手”！

△全彩3D打印汽車

其他全彩DIY 3D打印機(jī)

在之前的帖子（詳情請(qǐng)參考：彩色水筆+3D打印，大神教你如何用入門級(jí)FDM打出多彩模型！），南極熊曾經(jīng)介紹過另一種用彩色水筆搭配Ender3機(jī)器的方式進(jìn)行全彩3D打印的方法。這種方法是在Ender3打印頭上和龍門結(jié)構(gòu)頂端分別增加了一個(gè)筆架和筆庫，然后通過切片控制使打印機(jī)在擠出打印層之后自動(dòng)選取筆庫上對(duì)應(yīng)顏色的彩筆進(jìn)行涂色。

△3DPrintColorizer”開源項(xiàng)目

這種方式打印出來的效果比Double i3看起來稍微好點(diǎn)，雖然對(duì)于雙色或者多色3D打印機(jī)的產(chǎn)品仍然有很大一段距離。但是勝在創(chuàng)意新奇，且成本低廉。這種DIY機(jī)器美中不足就是使用同一個(gè)擠出機(jī)作為塑料沉積和上色系統(tǒng)在實(shí)際打印過程中的精確度無法有效得到改善。另外，筆庫的容量有限，最多只能稱得上多色打印，而所謂的“全彩”只能靠多種彩色筆來實(shí)現(xiàn)。在這一點(diǎn)上，Doublei3的三原色混色噴墨工具頭似乎是一個(gè)更好的選擇。

△3DPrintColorizer附加組件動(dòng)畫[來源：Sakati84 GitHub]

此外，南極熊還了解到，臺(tái)灣的XYZprinting在2018年曾推出過一款低價(jià)全彩3D打印機(jī)：da Vinci Color mini。這款機(jī)器采用了長(zhǎng)絲擠出系統(tǒng)，而非噴墨打印頭，因此價(jià)格上相對(duì)友好。為了引入色彩，擠出機(jī)配備了三個(gè)彩色墨水容器：青色、品紅色和黃色。通過不同比例混合基色，打印機(jī)能夠精確產(chǎn)生多種顏色。

△da Vinci Color mini 3D Printer

這種方式很像是Double i3正在做的，不過da Vinci Color mini沒有使用第二個(gè)打印頭，而是在打印時(shí)將一些墨水噴入透明的長(zhǎng)絲路徑。當(dāng)擠出PLA材料時(shí)，會(huì)即時(shí)增加少量著色。這種顏色會(huì)隨時(shí)變化，因此可以生成任何顏色。另外，da Vinci Color mini似乎還在噴嘴中做出了一些工業(yè)級(jí)改進(jìn)，使得這種著色方式不需要或者不必頻繁地在顏色交換時(shí)“清洗”上一種使用顏色。daVinci Color mini目前售價(jià)約為1.2萬人民幣，升級(jí)款da Vinci Color售價(jià)約為1.9萬人民幣。如果Double i3能夠量產(chǎn)并且提高精度和色域，售價(jià)估計(jì)和這個(gè)差不多，甚至更低。

△XYZprinting的da Vinci Color mini全彩3D打印示例

盡管如此，用這種方式產(chǎn)生的全彩仍然不能算是完美。因?yàn)榇蛴∵^程中隨著長(zhǎng)絲流動(dòng)，顏色沉積的結(jié)果相當(dāng)“薛定諤”，有時(shí)驚艷，有時(shí)不夠準(zhǔn)確。目前這種方式應(yīng)用最好的是在紙3D打印機(jī)上：現(xiàn)已解散的愛爾蘭MCOR Technologies將這種“顏色層”方法與紙3D打印機(jī)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)比較好的顏色分辨率。這家公司的旗艦彩色3D打印機(jī)Iris曾是過去極少數(shù)能夠進(jìn)行全RGB彩色3D打印的機(jī)器之一。

△Iris的全彩SDL（選擇性沉積層壓）紙3D打印

這種工藝是在Iris使用SDL（選擇性沉積層壓）紙3D打印方法將紙張粘貼在一起形成3D對(duì)象之前，使用標(biāo)準(zhǔn)彩色墨水在紙上打印全色，形成最終的全彩3D產(chǎn)品。隨后，這家公司還對(duì)這種工藝升級(jí)，在IrisHD 機(jī)型中增加了一個(gè)全新的、超精確的硬質(zhì)合金刀頭，用于切片。這使每層形狀更準(zhǔn)確，為預(yù)印顏色獲得更高的分辨率，并減少沿每層邊緣所需的墨水量�？上б�?yàn)檫x擇性沉積層壓技術(shù)發(fā)展?jié)摿�沒有FDM大，再加上這家公司目前已經(jīng)解散，這種全彩方式?jīng)]有得到進(jìn)一步發(fā)展。

全彩3D打印的前景和應(yīng)用

全彩3D打印雖然看起來只比單色3D打印多了幾種色彩而已，但是所需的技術(shù)的未來的發(fā)展和單色3D打印卻有著很大的不同。盡管從工業(yè)制造、原型生產(chǎn)以及絕大多數(shù)制造產(chǎn)品角度而言并不需要太多顏色，但在消費(fèi)品層面上，更多的顏色能夠帶來更多的“購(gòu)買力”。

△HeroForge3D打印模型

一個(gè)最好的例子就是彩色的模型手辦。隨著各種影視、綜藝、動(dòng)漫的流行，周邊產(chǎn)品是愛好者們爭(zhēng)相追捧的搶手貨。很多模型大神也會(huì)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)個(gè)性化人偶，在網(wǎng)站平臺(tái)上進(jìn)行售賣。南極熊也設(shè)立了模型專區(qū)，歡迎大家積極上傳。3D打印模型通道：點(diǎn)擊進(jìn)入。

△3DUJ-22073D打印機(jī)

傳統(tǒng)的上色方式是涂裝：這需要先在模型表面涂上底漆，然后手工或者使用氣動(dòng)噴槍進(jìn)行上色。耗時(shí)耗力，生產(chǎn)效率低。而高效、快捷的工業(yè)化方式生產(chǎn)出來的模型手辦大多因?yàn)樽龉げ粔蚓��?xì)，得不到手辦愛好者的追捧。全彩3D打印的出現(xiàn)，為模型制造商提供了一條道路。典型的例子就是日本Mimaki的全彩HeroForge3D打印模型，而Mimaki的全彩3D打印機(jī)3DUJ-2207可能也是目前所有全彩機(jī)型中最為便宜的系統(tǒng)了，售價(jià)約為25萬人民幣。南極熊全球3D打印產(chǎn)品庫https://product.nanjixiong.com/已經(jīng)收錄了這以上產(chǎn)品，歡迎咨詢。

△3DUJ-2207中的技術(shù)

另外，全彩3D打印還能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化定制人像。過去和現(xiàn)在，我們會(huì)去照相館為自己、家人和朋友拍攝一組組生動(dòng)的照片。未來，或許全彩3D打印能夠使人們進(jìn)入3D照相館制作更加生動(dòng)的真人肖像。

△帶有定制面部的微型全彩3D打印件

當(dāng)然，除了消費(fèi)品之外，全彩3D打印還在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域和測(cè)繪方面有著更多的實(shí)際應(yīng)用。南極熊在早前的帖子（詳情請(qǐng)參考：全彩3D打印的幾種應(yīng)用案例）中有列舉過相關(guān)的案例，相信未來還會(huì)有更多更新穎的方式來使用這項(xiàng)技術(shù)！

△Stratasys發(fā)布數(shù)字解剖3D打印機(jī)，可制作接近真實(shí)產(chǎn)品的功能性解剖模型

參考閱讀：

1. van der Geest Developing New Color 3D Printing Concept:The Double i3
2. Double i3 3D printer
3. Full colour 3d printing with double i3
4. 彩色水筆+3D打印，大神教你如何用入門級(jí)FDM打出多彩模型！
5. da Vinci Color mini 3D Printer
6. XYZprinting Announces Full Color 3D Printer
7. squid game doll full color printing time lapse
8. 彩色3D打印！Shapeways的轉(zhuǎn)型，與Mimaki合作
9. 全彩3D打印的幾種應(yīng)用案例
10. Yum! The ColorPod Now 3D Prints Edible Items
11. A Method to Add Color to Your 3D Printer: ColorPod
12. Mimaki Introduces “Accessible” Full Color 3D Printer
13. MCOR’s New Iris HD Color 3D Printer