3D打印技术新突破！可以精准打印多种颜色了

(Maker Faire 2015深圳活动上演示的3D打印效果，颜色比较单一)

但凡使用过3d打印机的人都意识到一个不可忽视的问题：颜色。3D打印技术可以完美地打印任何形状的复制品,但对于原件的颜色，就显得有些无能为力了。

近期，德国弗劳恩霍夫计算机图形研究所的Alan Brunton及其朋友们的工作有望改变这一现状，他们找到了如何在3D打印过程中加入精确颜色方案的方法，这在3D打印技术领域尚属首次。

一般来说，3D打印的物体是由一层层的定影粉或压缩塑料组成，现有的方法都不能对目标颜色进行有效的控制。因此想要在颜色方面取得突破，必须另寻他法。传统的2D打印机制成的图像是由像素构成，如果3D打印物体由体素构成，是不是就能解决颜色问题了?

大约在一年之前，市场中就有由体素构成的3D打印物。这些3D物品由多个喷墨打印机一点一滴制成，在紫外线的照射下这些液滴可以瞬间固化。如果将每一滴液体看做是一个体素，那是不是就有可能对颜色进行准确控制呢?这就是Brunton拟采取的方案，众所周知，动手总比动嘴皮子难的多，在实际操作过程中，Brunton面临着不少的难关：

首先，在3D打印之前(扫描)及打印过程中，需要面临庞大的数据量及数学运算。从喷墨打印机中喷出的液滴很小，一立方厘米的范围内就能容纳1800万个。因此任意一个差不多的对象都由数百亿个体素单元组成，且每个体素对最终目标颜色的影响也将计算在内。

其次，这些微小的液滴必须具备一定的透明度，如此紫外线才能透过液滴从而将其固化。这对目标物体的视觉外观具有显著地影响，因为光线在穿过体素的过程中会出现光的散射、折射等现象。这也就意味着，液滴的颜色必须综合考虑光线的散射作用，这极大地增加了颜色方案计算的难度和强度。

最后还有一点：在2D打印过程中，可以在一幅图像中的任一点使用多达3种不同的颜色;但是在3D打印中，每个液滴只能是一种单一的材料，因此颜色的选择范围被大大地制约了。

然而，Brunton借鉴数十年的2D印刷以及一般彩色成像技术，已经取得了显著的进展。他们的方法结合了两种不同的技术：第一种是被称为半色调的二维打印技术，可以近似地看成一种三维技术，这种技术是利用不同大小和间距的点替代连续的色调和颜色。第二种是计算物体表面颜色的方法，该算法需综合考虑光线透过体素时将发生散射等现象。

结果是那么地令人印象深刻。上图中只有三个苹果和拇指是真实的，其余都是Brunton利用新方法打印的复制品，小编已经傻傻分不清楚了。

Brunton表示，随着材料科学的发展以及更高分辨率打印机的出现，3D打印效果还会更好。在所有的这些方面，其团队提出的算法还将接受检验。相对而言，透明度更低的油墨及分辨率更高的打印机更易实现。

将来，还要高度重视半透明、不透明油墨的混合使用，因为很多生物材料具有半透明的特性，譬如皮肤。

这是一个非常有趣的研究工作，将翻开3D打印的新篇章。相信不久之后，现今流行的打印设备就会淘汰。