Новая вычислительная техника ускоряет процесс цветной 3D-печати

«Достижение точного совмещения цветовой текстуры на поверхности объекта со сложной поверхностью, будь то мотоциклетный шлем или устройство, напечатанное на 3D-принтере, до сих пор было практически невозможно в гидрографической печати», — говорит Чжэн. «Впервые включив вычислительную модель в традиционный процесс гидрографической печати, мы упростили для всех физическое украшение 3D-поверхностей с помощью собственных цветовых текстур».Используемая в массовом производстве для переноса повторяющихся цветовых узоров на трехмерную поверхность, гидрографическая печать может применяться к различным материалам, включая металл, пластик, дерево и фарфор.

В процессе используется пленка ПВА с нанесенными на воду распечатанными цветными узорами. Затем на пленку распыляется химический активатор, который смягчает цветную пленку и делает ее легко растягивающейся.

Затем физический объект медленно погружается в воду через плавающую пленку. Как только пленка касается объекта, она растягивается, оборачивая поверхность объекта и прилипая к ней.

На протяжении всего процесса цветные чернила, нанесенные на пленку ПВА, переносятся на поверхность. Но у этого процесса есть фундаментальное ограничение в том, что почти невозможно точно выровнять цветовой рисунок с поверхностью объекта, потому что объект растягивает цветную пленку. На сложных поверхностях растяжение может быть значительным и даже разорвать пленку.«Таким образом, современная гидрографическая печать ограничивается передачей повторяющихся цветных узоров», — объясняет Чжэн. «Но много раз, когда пользователь хотел бы раскрасить поверхность объекта определенными цветовыми узорами, украсить кружку, напечатанную на 3D-принтере, конкретными, персонализированными изображениями или просто раскрасить игрушку».

Основываясь на предыдущей работе по моделированию жидких и вязких листов, также выполненной в Columbia Computer Graphics Group, Чжэн разработал новый метод моделирования вязких листов для моделирования растяжения цветной пленки во время процесса гидрографической печати. Эта модель предсказывает растяжение и искажение цветных пленок и создает карту между точками на пленке и поверхностями, на которые они переносятся. С помощью карты он может рассчитать цветное изображение для печати на ПВА-пленке, а затем, после гидрографического погружения, оно формирует желаемый цветной узор на поверхности объекта.Чтобы доказать, что это моделирование работает, Чжэн и его сотрудники в Китае использовали стандартное оборудование для создания откалиброванной системы, в которой механическое устройство точно контролирует погружение объекта, а 3D-система измеряет ориентацию объекта и его положение погружения.

С включением имитационной модели Чжэна они смогли вычислить цветное изображение и ввести его в свою гидрографическую систему для точной регистрации текстуры. Чтобы избежать сильного искажения пленки и опасности ее разрыва, они ввели дизайн с несколькими погружениями: объект можно погружать несколько раз, каждый с разной ориентацией, а пленка напечатана с другим цветным узором. Вычисление цветовых узоров позволяет объединить цвета, перенесенные из отдельных иммерсий, в желаемое «окончательное» украшение поверхности.

«Эту систему легко настроить для личного использования, и она довольно недорогая, менее 40 центов США за печать», — отмечает Чжэн. «И он работает с широким спектром сложных поверхностей и материалов».Он добавляет: «Это был сложный, но увлекательный проект.

Мне очень интересно взаимодействие между виртуальным миром и реальным миром, и это исследование является хорошим примером того, как вычисления виртуального мира могут работать рука об руку с реальный производственный процесс и значительно улучшить качество продукции ».Этот документ можно найти в Интернете по адресу: http://www.cs.columbia.edu/cg/hydrographics/


Новости со всего мира