Обычно при многоцветной 3D-печати используются внешние цветовые текстуры, которые закрывают монокомпозитную сердцевину. Ученые Колумбийского университета США предложили иную технологию – с использованием воксельной печати и томографической визуализации. В цельном куске смолы им удалось воссоздать цветовую гамму и структуру древесного прототипа. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на «спил» искусственного бруска.
Fabian Stute, Joni Mici, Lewis Chamberlain, and Hod Lipson.3D Printing and Additive Manufacturing.Dec 2018
Прототипом для цифровой модели стал брусок оливкового дерева – его выбрали за контрастный рисунок и простоту обработки. И пока станок с ЧПУ распиливал исходный образец на пластины толщиной 0,027 мм, специальная камера фотографировала каждый «ломтик». Затем стопку из 270 изображений «скормили» принтеру Stratasys J750 PolyJet, который способен выводить объекты в различных цветах и материалах с помощью технологии воксельной печати.
Fabian Stute, Joni Mici, Lewis Chamberlain, and Hod Lipson.3D Printing and Additive Manufacturing.Dec 2018
В трехмерной печати воксель – примерно то же самое, что пиксель в двухмерных картинках. Преимущество воксельной системы в том, что для каждой точки («пикселя») можно задать индивидуальные параметры. Так, например, принтер Stratasys J750, который использовался в эксперименте, может «настроить» сразу 760 миллиардов вокселей. В данном случае инженеры контролировали цвет каждой «точки», но тот же самый принцип можно использовать для управления другими ее свойствами – например, жесткостью.
Fabian Stute, Joni Mici, Lewis Chamberlain, and Hod Lipson.3D Printing and Additive Manufacturing.Dec 2018
Вообще значительная часть исследования Колумбийского университета была посвящена поиску подходящих методов подготовки файлов к воксельной печати. Производство на ее основе обладает большим потенциалом, но из-за отсутствия инструментов и неясности процесса проектирования инженер должен разбираться во множестве программ, проводить сложные вычисления и в общем-то каждый раз импровизировать. Ученые говорят, что эти затруднения – временные и скоро загружать файлы с «3D-пикселями» можно будет так же легко, как сейчас это происходит с двухмерными картинками. Чтобы приблизить этот момент, инженеры предлагают взять на вооружение «щадящие» методы визуализации: магнитно-резонансную томографию, рентген или инфракрасное излучение.