Algoritmi per colorare la stampa 3d di Alan Brunton si applica anche alle attuali macchine in commercio come la Stratasys Object

Quando si tratta di stampa 3D, oltre alla velocità, il colore è il vero punto debole per l’uso diffusonella produzione e nella prototipazione. Sebbene siano stati fatti progressi rapidi nell’area della colorazione della stampa 3D, ma si utilizzano variegate tecniceh , manca ancora un metodo comune una coerenza di metodi e di risultati.

Algoritmo per stampe 3d a colori di Alan Brunton 02Attualmente è praticamente impossibile stampare in alta definizione a colori con  tecniche FFF FDM . Alcuni progressi  nella colorazione delle stampe 3D, sono stati compiuti grazie alle  tecnologie Mcor che utilizzano un metodo di stampa e taglio di carta che è simile al getto d’inchiostro, così come altre aziende come la Stratasys che utilizzano la tecnologia a getto d’inchiostro per stampare resine fotosensibili, a milioni di voxel alla volta. Mentre questi metodi di stampa a colori certamente sono un passo avanti , ma non sono ancora l’Optimum

Ora il team di Alan Brunton dell’Istituto Fraunhofer Computer Graphics Research in Germania,  presenta una nuova ricerca  in un articolo intitolato ‘superare i limiti della Stampa 3d a colori: la Diffusione degli Errori con i materiali traslucidi,’ il team di Brunton  delinea un processo algoritmico per produrre stampe 3D colorate altamente definite e precise che hanno un aspetto incredibilmente naturale.

“Per questo lavoro, sfruttiamo la conoscenza di decenni di ricerca in immagini a colori, gestione del colore e la stampa a colori in 2D, per massimizzare la qualità e sfruttare tutte le potenzialità di risoluzione ad alta multi-materiale 3D stampanti-e spingere i propri limiti verso il realismo, “, ha scritto i ricercatori.

Essi si concentrano sulla stampa 3D inkjet voxelized . Per chi non conosce il termine ‘voxel’, è fondamentalmente un pixel tridimensionale che sarebbe rappresentata da una singola goccia a getto d’inchiostro. Ciò che rende la stampa 3D a colori così incredibilmente difficile nella rappresentazione accurata di un oggetto, è che in una singola stampa 3D, che misura solo un centimetro cubo, ci sono circa 18 milioni di goccioline di resina presente. Questo è un numero enorme  di voxel da controllare algoritmicamente.

Ciò che i ricercatori hanno fatto qui, però, è  un passo avanti riuscendo a controllare il colore voxel in modo molto preciso, così come la trasparenza delle resine. Cosa necessaria in quanto la maggior parte delle resine attualmente disponibili hanno un certo grado di traslucenza propria. Ciò significa che quando vengono stampate, i colori  all’interno dell’oggetto svolgono un ruolo importante in quanto l’oggetto è visto dalla superficie. Nel documento, propongono un algoritmo a diffusione a mezzitoni con un errore geometrico adattivo che comprende i seguenti contributi tecnici:
“Un algoritmo di attraversamento per le rappresentazioni voxel delle superfici, che mappa i filtri anisotropici a  diffusione d’errore su una superficie 2D in un modo coerente e orientato che richiede solo informazioni locali per farlo.”
“Un algoritmo di mezzitoni stratificato, che combina l’algoritmo di attraversamento con un algoritmo di diffusione di errore arbitrario in 2D, e può adattarsi alla traslucenza dei materiali o aumentare la gamma dei colori variando il numero di strati”
In sostanza quello che hanno fatto è creare algoritmi in grado di dirigere una stampante 3D (in questo caso la Stratasys Object Connex 500) per controllare il colore e il materiale di ogni singolo voxel utilizzando un metodo basato sugli strati di mezzitoni . Mezzitoni, per chi non conosce il termine, è l’uso di punti per simulare il tono continuo attraverso un oggetto.

Come forse saprete, la macchina Objet 500 supporta solo la miscelazione dei 3 colori principali e un materiale di supporto. I ricercatori, tuttavia, hanno deciso di tingere la resina di supporto in giallo,  un colore aggiuntivo alla loro tavolozza. Come si può vedere da alcune delle immagini fornite, la loro tecnica ha funzionato molto bene. Ancora più incredibile è il fatto che essi ritengono che il metodo non possa che migliorare col tempo. Loro scrivono:

“L’introduzione di materiali a colori più opachi permetterà ai nostri algoritmi di stampare con  gamme di colori con meno strati, con un conseguente incremento delle prestazioni. Si potrà meglio sfruttare il parallelismo nei nostri calcoli in una direzione fondamentale per il  lavoro futuro nella risoluzione di stampa.

Sarà interessante vedere se questa ricerca verrà utilizzata da Stratasys o qualsiasi altro grande produttore di stampanti 3D per migliorare la coerenza e risultati delle loro macchine a getto d’inchiostro.

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