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[「New技术·应用」] 计算水文印刷 3D打印色彩革命探索者

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发表于 2017-11-3 15:30:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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水文印刷是一种广泛使用的技术,也被称为水转印法,最主要的目的是为物体增添色彩。但这个技术却有一个限制因素。由于薄膜在下沉的过程中会不断伸展,水转印法并不具备所需要的精准度。也就是说你可以在物品上印出你想要的颜色或图案,但你不能确定它会准确无误地印在你所希望的地方。

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水转印并不能保障精度
        
日前,浙江大学的教授和国外的专家共同研究,设计出一个聪明的解决方案来解决精确度这一问题,被称之为:计算水文印刷。通过模拟物体下沉时候薄膜拉伸情况,提前在薄膜对应位置上印刷想要的图案。当物体被浸泡在池里面,就能完美的涂上该图案了。

计算水文印刷技术是以一种非常简单的方式来实现对3D打印物体添加个性化的颜色和图案。相比较于传统的3D打印物体上色来讲,效果更加的逼真和生动。浙江大学的老师通过制作一个面具模型向我们演示计算水文印刷的整个流程。首先,将面具的三维模型文件输入3D打印机中进行打印。打印后的模型表面比较粗糙,对于后期的水文印刷来讲可能达不到完美的契合效果。于是,浙江大学的老师们选择使用Polymaker公司研发的用于改善3D打印模型表面层隙的Polysher抛光机进行抛光处理。这一步能够确保前期打印模型表面的光洁度,从而使得后期的水文印刷图案同3D打印模型表面完美契合。
        
3D打印面具在Polysher中进行后期抛光处理后,就可以进行下一步骤的工作:虚拟仿真。采用3D可视化技术对面具下沉时拉伸数据进行收集和计算,随后转换成二维图案,将生成的二维面具图案通过喷墨式打印机打印在PVA透明薄膜上。然后将PVA薄膜上的图案放入水面上,并添加一些化学物质使之柔软和具有黏性。最后将Polysher抛光后的模型缓缓放入水中,薄膜就会逐步环绕这个物体,大约需要30秒的时间,颜色就会被印在物体表面。

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虚拟仿真模拟面具下沉时的拉伸数据

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喷墨打印图案

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将面具缓缓浸泡到池中 薄膜自动覆盖在表面
         

取出后的模型,表面光滑,模型上的图案形象逼真。面具完美的视觉和触觉体验,不仅依赖于计算水文印刷技术的发展,也得益于Polysher和PolySmooth对模型表面层隙的处理,使模型表面平滑和光洁。

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上色效果

        
那么,Polysher抛光机是如何实现改善3D打印模型表面层隙的?它采用独有的微滴抛光技术消除打印件上的层纹,让表面光滑闪亮。这些微粒悬浮液滴是由喷雾器生成,喷雾器是由成百上千个细小(8微米)颗粒形成的一层薄膜,沾附在压电传动装置上。当驱动时,喷雾器会生成细小的酒精悬浮液滴,能够附着在3D打印模型的表面,使其更加的光滑。同时,得益于严谨的工业设计和生产流程,整个抛光过程安全且环保。

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Polysher抛光机的喷雾过程

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3D打印模型雾化抛光

        
另外,专门针对Polysher设计的PolySmooth打印耗材不仅提供卓越的打印效果,均衡的机械性能,更重要的“可抛光性”,并且可以使用普通的医用酒精(浓度80%以上)进行抛光,如:异丙醇或乙醇。将PolySmooth耗材打印的3D模型放置在由微粒悬浮液滴构成的酒精气溶胶中,即可见证抛光过程。

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PolySmooth抛光专用耗材
        
不管计算水文印刷是否会为制造商带来色彩的革命,但这项技术的诞生对3D打印具有很大的推动作用。当看到一个你最初并不确定是否会准确无误被印上的图案,最终被完美的印上,整个过程是否会很神奇呢?

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