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(ài)好者的喜愛(ài)。然而，隨著創(chuàng)客們?cè)丛床粩嗟男孪敕�，單一色彩的打印機(jī)逐漸無(wú)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(kāi)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(lái)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(jué)得“Aad van der Geest”這個(gè)名字聽(tīng)起來(lái)很熟悉，那是因?yàn)樗�早�?016年開(kāi)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(lái)，ColorPod被改造成3D打印可食用物體的系統(tǒng)，制造3D打印糖果。“原始”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(guò)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(méi)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(yú)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(lái)看，這項(xiàng)改裝的成果并沒(méi)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(wàn)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(lái)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(mén)級(jí)FDM打出多彩模型！），南極熊曾經(jīng)介紹過(guò)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(mén)結(jié)構(gòu)頂端分別增加了一個(gè)筆架和筆庫(kù)，然后通過(guò)切片控制使打印機(jī)在擠出打印層之后自動(dòng)選取筆庫(kù)上對(duì)應(yīng)顏色的彩筆進(jìn)行涂色。

△3DPrintColorizer”開(kāi)源項(xiàng)目

這種方式打印出來(lái)的效果比Double i3看起來(lái)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(guò)程中的精確度無(wú)法有效得到改善。另外，筆庫(kù)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(lái)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(huà)[來(lái)源：Sakati84 GitHub]

此外，南極熊還了解到，臺(tái)灣的XYZprinting在2018年曾推出過(guò)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(guò)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(guò)da Vinci Color mini沒(méi)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(wàn)人民幣，升級(jí)款da Vinci Color售價(jià)約為1.9萬(wàn)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∵^(guò)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(ài)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(guò)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。可惜因?yàn)檫x擇性沉積層壓技術(shù)發(fā)展?jié)摿�沒(méi)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(lái)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(lái)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(lái)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(ài)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(lái)的模型手辦大多因?yàn)樽龉げ粔蚓��?xì)，得不到手辦愛(ài)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(wàn)人民幣。南極熊全球3D打印產(chǎn)品庫(kù)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(guò)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(lái)，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(guò)相關(guān)的案例，相信未來(lái)還會(huì)有更多更新穎的方式來(lái)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(mén)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�。�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