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色彩技术突破引爆2018彩色3D打印元年

发布时间:2018-05-12 08:44:48

   3D打印技术发展到今天,FDM、SLS、3DP、SLM、SLA等各种不同的技术仍然在快速革新,然而全彩色3D打印将成为增材制造领域一个重要的发展趋势。Stratasys联合震旦近期发布的Polyjet全彩3D打印解决方案,在色域覆盖上,已经从36色提高到50万色,色域空间已经达到美国印刷标准色域(SWOP)的120%,已经能够实现屏幕上的颜色到最终打印出模型上颜色的一致性,对于彩色3D打印而言,这是一次技术上的里程碑式的升级,也代表着彩色3D打印元年的开启。

   据了解,在二维平面进行色彩管理是基于白色纸张作为底色进行的多色墨滴或彩色墨粉而进行的,在三维空间进行色彩管理,还需要结合材料的折射、反射、透光等因素,以及透明材料和非透明材料的组合,是一个极为复杂的三维色彩管理模型,还需要考虑到材料的特性,在三维空间对色彩的管理的难度非常大,这也是为何大家在过去很难得到色彩还原很好的全彩模型的原因。

   随着技术的发展和进步,彩色3D打印技术作为增材制造的一个细分市场,将是未来的重要趋势之一。

   那么全彩3D打印在应用层面落地的方向有哪些呢?

   一、汽车内外饰和车灯原型制作,直接打印汽车的彩色或半透明原型,相比传统工艺制作成本减少90%,制作周期从几周几个月缩短至几小时、几天。

   二、快消行业产品外包装打样,彩色打印能够对颜色和材料进行更真实的控制,升级后的色彩管理能够达到快消行业对艳丽色彩的要求。

   三、医疗行业的术前模型和教学模型,树脂材料打印医学模型早有先例,然而彩色的好处是可以区分组织、病患、血管、神经等细节,看起来更加直观和真实,这是单色模型所不具备的优势。

   四、原型设计,过去做原型设计,主要用来做外观验证和结构验证,当加入色彩之后,表面纹理或颜色能够让原型设计的完成度更高,无需后期上色,原型设计的效率进一步提高,在原型设计方面,属于一步到位的方案。

   除了以上四大应用之外,彩色3D打印的应用拓展才刚刚开始,比如教育行业如何利用全彩3D打印技术提升教学质量和助推科研,文创行业对全彩3D打印同样应该有更多的需求。然而,目前全彩3D打印还有一定的门槛。

   全彩3D打印的效果确实好,但是目前对于各行各业的用户而言,要进入普及阶段仍然有较高的门槛,大家拿普通文档打印机来对比,彩色办公彩色文印的趋势近10年,欧美日本等发达国家彩色打印机的市场比例接近50%,然而中国的彩色打印机的市场份额只有百分之十几,彩色3D打印的趋势才刚刚开始,未来仍面临较长的时间来落地。

   彩色3D打印在应用落地过程中面临以下门槛:

   优秀的三维设计是推动彩色3D打印的根本力量

   一、针对彩色3D打印优化的设计,目前具备优秀的彩色三维数据设计能力的机构和个人仍然比较少,所以在很长一段时间内,设计能力的提升和针对全彩3D打印去做创新优化的设计是助推全彩3D打印普及的根本力量。

   高昂的硬件设备采购成本

   二、高昂的硬件成本,由于用户基数少,使用频率低,硬件设备销售暂时无法收回前期研发投入和企业的利润诉求,所以在一段时间内,全彩3D打印与金属3D打印一样,仍然会是增材制造行业的高阶应用,树脂材料喷射技术的硬件设备目前在100万-400万不等,即便是3DP技术的硬件也在50万以上,LOM技术的设备在30万以上。

   功能性树脂材料使用成本较高,对应高阶应用

   三、较高的后期使用成本,全彩3D打印由于技术的不同,耗材方案也有所区别,比如单色的基材(纸张、尼龙粉末、石膏粉末、单色树脂)材料的成本会不断降低,但是辅助材料是供应商的利润来源,比如彩色的墨水、彩色的树脂、精细剂、增亮剂等,材料整体的成本仍然比较高。目前以打印服务的收费来看,全彩3D打印的报价在6-10元/克左右,根据不同的技术方案有所差异,大家知道单色SLA技术打印树脂的打印服务报价已经到1元/克甚至更低。而当使用率上升之后,喷射技术方案的打印头也将会增加后期维护的成本。为此,Stratasys针对J750免费更新的高级性能包括4个打印头(E6),全新的支撑材料(SUP706B),后期维护降低35%。

   四、应用的价值传递困难,这一点其实并不针对全彩3D打印,对所有新技术都通用,也就是说利用全彩3D打印的解决方案能帮助客户产生多大的效能,成本降低多少,效率提高多少,时间缩短多少,或者能够传递给客户的价值到底是什么?这是让客户接受全彩3D打印方案非常非常重要的点,目前仍然需要时间和沟通缓慢引导客户进行测试和体验,从而推进应用价值的传递。大家看到国外的用户使用全彩3D打印机在应用价值方面取得了不错的改善,比如显著缩短生产时间,提高产品设计迭代效率,减少打印环节和步骤,减少打样成本等等,但在国内,大家目前看到的全彩3D打印解决方案的实际应用案例还比较少。

   总结:J750和J735的polyjet技术结合新的材料方案已经在还原色彩方面取得了巨大进步,汽车尾灯的红色和黄色已经还原的非常逼真,有点像10年前专业大幅面打印机为了还原百事蓝和芭比粉开发新的专业打印机和墨水方案,不断在增加二维打印的色域空间,目前顶级的二维色彩墨水方案是12色,今天3D打印在色彩表现上的成就是已经可以还原显示器上的颜色,下一个进阶就是更大的色域空间、更多专色表现、更细腻的色彩过渡,走二维打印在色彩还原上走过的路,当然难度要加一个维度,结合材料技术和色彩管理!

   大家认为全彩3D打印如同彩色文印一样,会在很长很长的时间内成为未来趋势,从技术创新到成熟稳定的商业化应用,再后终极应用的爆发,中间过程会非常漫长,需要包括技术供应商、材料供应商、科研机构、设计人员以及终端用户的共同努力和开拓,为明天做好准备是大家当下唯一能做的事情。