技術(shù)趨勢(shì):50萬(wàn)色全彩3D打印色域超美標(biāo)印刷120%
魔猴君 行業(yè)資訊 2356天前
3D打印技術(shù)發(fā)展到今天,F(xiàn)DM、SLS、3DP、SLM、SLA等各種不同的技術(shù)仍然在快速革新,然而全彩色3D打印將成為增材制造領(lǐng)域一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。Stratasys聯(lián)合震旦近期發(fā)布的Polyjet全彩3D打印解決方案,在色域覆蓋上,已經(jīng)從36色提高到50萬(wàn)色,色域空間已經(jīng)達(dá)到美國(guó)印刷標(biāo)準(zhǔn)色域(SWOP)的120%,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)屏幕上的顏色到最終打印出模型上顏色的一致性,對(duì)于彩色3D打印而言,這是一次技術(shù)上的里程碑式的升級(jí),也代表著彩色3D打印元年的開(kāi)啟。
據(jù)了解,在二維平面進(jìn)行色彩管理是基于白色紙張作為底色進(jìn)行的多色墨滴或彩色墨粉而進(jìn)行的,在三維空間進(jìn)行色彩管理,還需要結(jié)合材料的折射、反射、透光等因素,以及透明材料和非透明材料的組合,是一個(gè)極為復(fù)雜的三維色彩管理模型,還需要考慮到材料的特性,在三維空間對(duì)色彩的管理的難度非常大,這也是為何我們?cè)谶^(guò)去很難得到色彩還原很好的全彩模型的原因。
隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,彩色3D打印技術(shù)作為增材制造的一個(gè)細(xì)分市場(chǎng),將是未來(lái)的重要趨勢(shì)之一,目前行業(yè)中相對(duì)成熟的技術(shù)方案有如下幾類(lèi):
1、LOM技術(shù)+彩色噴墨,所用的材料是紙張,切割逐層薄片疊加,最終成型相應(yīng)的模型,特點(diǎn)是成本低,效率高,缺點(diǎn)是模型不具備功能材料特性,適合做教學(xué)模型和純外觀模型;
色域覆蓋印刷120% 彩色3D打印元年引爆 FDM技術(shù)+噴墨的彩色3D打印方案,硬件零售價(jià)5萬(wàn)左右
2、FDM技術(shù)+彩色噴墨,利用FDM技術(shù)打印模型,每一層打印完,在材料表面噴射彩色墨水,特點(diǎn)是模型表面顏色鮮艷,缺點(diǎn)是打印速度慢,模型表面有層紋效果;
3、JetFusion技術(shù),這是惠普剛剛在國(guó)內(nèi)發(fā)布的全彩3D打印解決方案,彩色墨滴噴射分辨率能達(dá)到1200dpi點(diǎn)陣,實(shí)現(xiàn)1600萬(wàn)種sRGB色彩,結(jié)合半色調(diào)技術(shù)和尼龍粉末逐層固化,然后配合四色墨水噴射方案,從而實(shí)現(xiàn)全彩3D打印的效果,優(yōu)點(diǎn)是尼龍材料100%利用,尼龍材料具有結(jié)構(gòu)測(cè)試和功能驗(yàn)證特性,整體方案具有一定的性價(jià)比,缺點(diǎn)是暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)透明效果和多材料混合效果打?。?/span>
4、Polyjet技術(shù),與FDM技術(shù)組成了Stratasys的兩大看家技術(shù),目前最新的全彩多材料3D打印機(jī)J750升級(jí)后和J735(尺寸比J750小,價(jià)格低14%,其它配置與J750完全相同)能夠同時(shí)支持6種材料,采用噴射+光固化方案,從而實(shí)現(xiàn)模型顏色的控制、軟硬度、透明度、紋理等其它3D打印技術(shù)所不具備的表現(xiàn)力,尤其是這次發(fā)布的新內(nèi)容包括新增的鮮明色彩的材料(實(shí)現(xiàn)真實(shí)的紅色、黃色、橙色)、GrabCADPrint擴(kuò)展的顏色配置文件(屏幕顏色和最終打印出的顏色能夠?qū)崿F(xiàn)一致性)、GrabCADPrint切片功能(在同一個(gè)打印文件中打印具有全彩色VRML紋理的透明度)。
5、WJP技術(shù),這是國(guó)內(nèi)企業(yè)賽納的主打3D打印技術(shù)方案,技術(shù)原理與Polyjet類(lèi)似,然而樹(shù)脂材料、色彩管理與Stratasys完全不同,也能夠?qū)崿F(xiàn)全彩色多材料的控制,目前主要應(yīng)用醫(yī)療和教育行業(yè)。據(jù)了解,隨著應(yīng)用的深入,越來(lái)越多的功能性樹(shù)脂材料將被引入。
6、3DP技術(shù),以3DSystem的Projet660為例,采用石膏粉末+噴射方案,過(guò)去在全彩人像打印服務(wù)中比較常見(jiàn),特點(diǎn)是一種相對(duì)低成本的彩色打印方案,缺點(diǎn)是模型表面精細(xì)度和色彩表現(xiàn)一般。
可能這里有朋友會(huì)提到日本Mimaki的UV噴墨技術(shù),這是在傳統(tǒng)UV平板印刷的基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的3D打印技術(shù),原理上和Polyjet、WJP類(lèi)似,但是采用這種方案的企業(yè)大多來(lái)自傳統(tǒng)二維印刷設(shè)備供應(yīng)商,佳能的UV平板印刷機(jī)很早就能實(shí)現(xiàn)5CM高的全彩打印效果,理論上也屬于彩色3D打印的范疇。對(duì)于傳統(tǒng)的具有UV平板印刷設(shè)備的品牌,進(jìn)入彩色3D打印的門(mén)檻相對(duì)較低。
截止到今天,拋出硬件成本和耗材成本的因素,單純輸出結(jié)果最高來(lái)判斷,Polyjet技術(shù)是目前世界上最好的全彩色3D打印方案,能夠?qū)崿F(xiàn)體素級(jí)3D打印結(jié)果,全彩色+多材料為創(chuàng)意和客戶需求提供了各種可能性。
這次Stratasys針對(duì)Polyjet解決方案的升級(jí)是全方位的,硬件層面增加了一個(gè)低階型號(hào)J735,色彩管理配置文件讓色彩從35萬(wàn)色提升到50萬(wàn)色,GrabCADPrint切片功能實(shí)現(xiàn)更多模型顏色控制的方式,包括模型表面紋理的實(shí)現(xiàn),這些在過(guò)去而言,3D打印實(shí)現(xiàn)起來(lái)是比較困難的。
那么全彩3D打印在應(yīng)用層面落地的方向有哪些呢?
一、汽車(chē)內(nèi)外飾和車(chē)燈原型制作,直接打印汽車(chē)的彩色或半透明原型,相比傳統(tǒng)工藝制作成本減少90%,制作周期從幾周幾個(gè)月縮短至幾小時(shí)、幾天。
二、快消行業(yè)產(chǎn)品外包裝打樣,彩色打印能夠?qū)︻伾筒牧线M(jìn)行更真實(shí)的控制,升級(jí)后的色彩管理能夠達(dá)到快消行業(yè)對(duì)艷麗色彩的要求。
三、
四、醫(yī)療行業(yè)的術(shù)前模型和教學(xué)模型,樹(shù)脂材料打印醫(yī)學(xué)模型早有先例,然而彩色的好處是可以區(qū)分組織、病患、血管、神經(jīng)等細(xì)節(jié),看起來(lái)更加直觀和真實(shí),這是單色模型所不具備的優(yōu)勢(shì)。
四、原型設(shè)計(jì),過(guò)去做原型設(shè)計(jì),主要用來(lái)做外觀驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)驗(yàn)證,當(dāng)加入色彩之后,表面紋理或顏色能夠讓原型設(shè)計(jì)的完成度更高,無(wú)需后期上色,原型設(shè)計(jì)的效率進(jìn)一步提高,在原型設(shè)計(jì)方面,屬于一步到位的方案。
除了以上四大應(yīng)用之外,彩色3D打印的應(yīng)用拓展才剛剛開(kāi)始,比如教育行業(yè)如何利用全彩3D打印技術(shù)提升教學(xué)質(zhì)量和助推科研,文創(chuàng)行業(yè)對(duì)全彩3D打印同樣應(yīng)該有更多的需求。然而,目前全彩3D打印還有一定的門(mén)檻。
全彩3D打印的效果確實(shí)好,但是目前對(duì)于各行各業(yè)的用戶而言,要進(jìn)入普及階段仍然有較高的門(mén)檻,我們拿普通文檔打印機(jī)來(lái)對(duì)比,彩色辦公彩色文印的趨勢(shì)近10年,歐美日本等發(fā)達(dá)國(guó)家彩色打印機(jī)的市場(chǎng)比例接近50%,然而中國(guó)的彩色打印機(jī)的市場(chǎng)份額只有百分之十幾,彩色3D打印的趨勢(shì)才剛剛開(kāi)始,未來(lái)仍面臨較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)落地。
一、針對(duì)彩色3D打印優(yōu)化的設(shè)計(jì),目前具備優(yōu)秀的彩色三維數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)能力的機(jī)構(gòu)和個(gè)人仍然比較少,所以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),設(shè)計(jì)能力的提升和針對(duì)全彩3D打印去做創(chuàng)新優(yōu)化的設(shè)計(jì)是助推全彩3D打印普及的根本力量。
二、高昂的硬件成本,由于用戶基數(shù)少,使用頻率低,硬件設(shè)備銷(xiāo)售暫時(shí)無(wú)法收回前期研發(fā)投入和企業(yè)的利潤(rùn)訴求,所以在一段時(shí)間內(nèi),全彩3D打印與金屬3D打印一樣,仍然會(huì)是增材制造行業(yè)的高階應(yīng)用,樹(shù)脂材料噴射技術(shù)的硬件設(shè)備目前在100萬(wàn)-400萬(wàn)不等,即便是3DP技術(shù)的硬件也在50萬(wàn)以上,LOM技術(shù)的設(shè)備在30萬(wàn)以上。
三、較高的后期使用成本,全彩3D打印由于技術(shù)的不同,耗材方案也有所區(qū)別,比如單色的基材(紙張、尼龍粉末、石膏粉末、單色樹(shù)脂)材料的成本會(huì)不斷降低,但是輔助材料是供應(yīng)商的利潤(rùn)來(lái)源,比如彩色的墨水、彩色的樹(shù)脂、精細(xì)劑、增亮劑等,材料整體的成本仍然比較高。目前以打印服務(wù)的收費(fèi)來(lái)看,全彩3D打印的報(bào)價(jià)在6-10元/克左右,根據(jù)不同的技術(shù)方案有所差異,我們知道單色SLA技術(shù)打印樹(shù)脂的打印服務(wù)報(bào)價(jià)已經(jīng)到1元/克甚至更低。而當(dāng)使用率上升之后,噴射技術(shù)方案的打印頭也將會(huì)增加后期維護(hù)的成本。為此,Stratasys針對(duì)J750免費(fèi)更新的高級(jí)性能包括4個(gè)打印頭(E6),全新的支撐材料(SUP706B),后期維護(hù)降低35%。
四、應(yīng)用的價(jià)值傳遞困難,這一點(diǎn)其實(shí)并不針對(duì)全彩3D打印,對(duì)所有新技術(shù)都通用,也就是說(shuō)利用全彩3D打印的解決方案能幫助客戶產(chǎn)生多大的效能,成本降低多少,效率提高多少,時(shí)間縮短多少,或者能夠傳遞給客戶的價(jià)值到底是什么?這是讓客戶接受全彩3D打印方案非常非常重要的點(diǎn),目前仍然需要時(shí)間和溝通緩慢引導(dǎo)客戶進(jìn)行測(cè)試和體驗(yàn),從而推進(jìn)應(yīng)用價(jià)值的傳遞。我們看到國(guó)外的用戶使用全彩3D打印機(jī)在應(yīng)用價(jià)值方面取得了不錯(cuò)的改善,比如顯著縮短生產(chǎn)時(shí)間,提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代效率,減少打印環(huán)節(jié)和步驟,減少打樣成本等等,但在國(guó)內(nèi),我們目前看到的全彩3D打印解決方案的實(shí)際應(yīng)用案例還比較少。
總結(jié):J750和J735的polyjet技術(shù)結(jié)合新的材料方案已經(jīng)在還原色彩方面取得了巨大進(jìn)步,汽車(chē)尾燈的紅色和黃色已經(jīng)還原的非常逼真,有點(diǎn)像10年前專(zhuān)業(yè)大幅面打印機(jī)為了還原百事藍(lán)和芭比粉開(kāi)發(fā)新的專(zhuān)業(yè)打印機(jī)和墨水方案,不斷在增加二維打印的色域空間,目前頂級(jí)的二維色彩墨水方案是12色,今天3D打印在色彩表現(xiàn)上的成就是已經(jīng)可以還原顯示器上的顏色,下一個(gè)進(jìn)階就是更大的色域空間、更多專(zhuān)色表現(xiàn)、更細(xì)膩的色彩過(guò)渡,走二維打印在色彩還原上走過(guò)的路,當(dāng)然難度要加一個(gè)維度,結(jié)合材料技術(shù)和色彩管理!
我們認(rèn)為全彩3D打印如同彩色文印一樣,會(huì)在很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)成為未來(lái)趨勢(shì),從技術(shù)創(chuàng)新到成熟穩(wěn)定的商業(yè)化應(yīng)用,再后終極應(yīng)用的爆發(fā),中間過(guò)程會(huì)非常漫長(zhǎng),需要包括技術(shù)供應(yīng)商、材料供應(yīng)商、科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)人員以及終端用戶的共同努力和開(kāi)拓,為明天做好準(zhǔn)備是我們當(dāng)下唯一能做的事情。
來(lái)源:中國(guó)3D打印網(wǎng)