إذا كنت قد تساءلت يومًا كيف تنفجر النماذج ثلاثية الأبعاد الملونة - من أرقام الحركة المخصصة إلى النسخ المتماثلة الطبية المفصلة - إلى الحياة, أنت في المكان المناسب.3د طباعة اللون (وتسمى أيضا الطباعة ثلاثية الأبعاد الكاملة) لا يتعلق فقط بإضافة اللون إلى كائن ثلاثي الأبعاد; إنه دقيق, عملية متعددة الخطوات التي تجمع بين التصميم, اختيار التكنولوجيا, وما بعد الإنتاج لإنشاء نابض بالحياة, النماذج الوظيفية. في هذا الدليل, سنقوم بتفكيك رحلة الطباعة بالألوان ثلاثية الأبعاد بأكملها, من التصميم الرقمي إلى المنتج الذي تم اختباره النهائي, مع أمثلة حقيقية وبيانات لمساعدتك على فهم كل التفاصيل.
1. خطوة 1: تصميم نموذج ثلاثي الأبعاد باللون & تفاصيل الملمس
الخطوة الأولى في طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد هي تحويل فكرتك إلى نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد -وهذا هو المكان الذي يتم فيه بناء اللون والملمس, لم يضاف لاحقًا.
لإنشاء نموذج, ستحتاجبرنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد المهنية التي تدعم رسم خرائط اللون والملمس. وتشمل الخيارات الشائعة:
- الخلاط (حر, مفتوح المصدر): رائع للفنانين إنشاء منحوتات ملونة أو الدعائم. على سبيل المثال, قد يستخدم المصمم Blender لإضافة ألوان التدرج إلى نموذج حرف ثلاثي الأبعاد, وضع نغمات البشرة, درجات الملابس, وحتى التفاصيل الصغيرة مثل لون العين.
- Autodesk Fusion 360 (مدفوع, للاستخدام الصناعي): يستخدمه المهندسون لتصميم أجزاء وظيفية بأقسام مشفرة بالألوان (على سبيل المثال, جزء من الآلة حيث يشير الأحمر إلى مناطق عالية الحرارة والأزرق يشير إلى مناطق باردة).
- ZBRUSH (مدفوع, للعمل العالي): مثالي لإنشاء نماذج محكم مثل النسخ المتماثلة الأحفورية, حيث يتم استخدام اللون لتسليط الضوء على طبقات الصخور المختلفة.
أثناء التصميم, ستقوم بتعيينقيم اللون (في كثير من الأحيان باستخدام مساحات ألوان RGB أو CMYK) ومعلومات الملمس (مثل غير اللامع, لامع, أو الأسطح الخشنة) إلى أجزاء محددة من النموذج. هذا يضمن أن الطابعة تعرف بالضبط أين وكيفية تطبيق اللون لاحقًا. على سبيل المثال, قد يستخدم مصمم المجوهرات Zbrush لإضافة لون ذهبي, نسيج لامع لنموذج حلقة ثلاثية الأبعاد وملمس أسود غير لامع إلى نقوشه.
2. خطوة 2: اختر تقنية طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد الصحيحة
لا تعمل جميع تقنيات طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد بنفس الطريقة - يعتمد اختيارك على احتياجاتك (على سبيل المثال, يكلف, سرعة, دقة اللون, أو نوع المادة). فيما يلي انهيار مفصل للتقنيات الأكثر شيوعًا, مع أمثلة في العالم الحقيقي والبيانات الرئيسية:
| تكنولوجيا | كيف تعمل | الأفضل ل | دقة اللون | سرعة | نطاق التكلفة (طابعة) | مثال في العالم الحقيقي |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FDM (نمذجة ترسب تنصهر) | يستخدم 1-4 طيورات لبثق خيوط بلاستيكية ملونة (على سبيل المثال, جيش التحرير الشعبى الصينى, القيمة المطلقة) طبقة حسب الطبقة. يمكن خلط الألوان للتدرجات. | نماذج أولية منخفضة التكلفة, ألعاب, ديكور المنزل | واسطة (± 5 ٪ تطابق اللون) | بطيئة (5-10 سم مكعب/ساعة) | $300- 5000 دولار | هواة طباعة شطرنج متعددة الألوان مع خيوط بالأبيض والأسود. |
| FDM + 2د الحبر | طباعة طبقات من البلاستيك أولا, ثم بخاخ الحبر الملون (مثل طابعة ثنائية الأبعاد) على كل طبقة لإضافة التفاصيل. | نماذج ذات تفاصيل اللون الدقيقة (على سبيل المثال, المنمنمات) | عالي (± 2 ٪ تطابق اللون) | $1,500- 8000 دولار | مطور ألعاب يطبع شخصية ثلاثية الأبعاد مع ميزات الوجه المطبوعة. | |
| لوم + 2د الحبر | يقطع طبقات من الورق الملون (أو البلاستيك) مع الليزر, حبر بخاخ لعمق اللون الإضافي, ثم لصق طبقات معا. | كبير, نماذج منخفضة التكلفة (على سبيل المثال, النماذج المعمارية) | متوسطة منخفضة (± 8 ٪ تطابق اللون) | سريع (15-25 سم مكعب/ساعة) | $2,000- 12000 دولار | مهندس معماري يخلق أ 1:50 نموذج مقياس للمبنى ذو الجدران الملونة. |
| 3موانئ دبي (3د الطباعة / موثق نفث) | يستخدم مسحوق الجبس الأبيض كقاعدة; غراء ملون من الرش والبخاخات لربط المسحوق وإضافة لون. | النسخ المتماثلة الفن, العناصر الزخرفية | عالي (± 3 ٪ تطابق اللون) | واسطة (8-12 سم مكعب/ساعة) | $5,000- 30،000 دولار | متحف يعيد إنتاج مزهرية قديمة ملونة باستخدام البيانات الممسوحة ضوئيًا. |
| الطابعات الصناعية كاملة الألوان | تقنيات مثل ColorJet من الأنظمة ثلاثية الأبعاد, Stratasys 'polyjet, أو Mimaki's Inkjet Mix CMYK أو مواد أو مواد أثناء الطباعة للحصول على لون دقيق. | النماذج الطبية, النماذج الأولية المتطورة | عالية جدا (± 1 ٪ تطابق اللون) | سريع (12-20 سم مكعب/ساعة) | $20,000- 200000 دولار | طباعة المستشفى نموذج ثلاثي الأبعاد كامل اللون لقلب المريض للتخطيط للجراحة. |
3. خطوة 3: قم بإعداد ملف الطباعة للدقة
بمجرد تصميم النموذج الخاص بك ويتم اختيار التكنولوجيا الخاصة بك, تحتاج إلى تحويل النموذج إلى ملف يمكن للطابعة قراءة الطابعة - لتجنب أخطاء اللون أو الحجم.
خطوات إعداد الملف المفتاح:
- التصدير إلى التنسيق الصحيح: Most 3D color printers use ملفات STL (للهندسة) paired with ملفات VRML أو OBJ (لبيانات اللون/الملمس). على سبيل المثال, غالبًا ما تتطلب طابعات Stratasys Polyjet ملفات OBJ للحفاظ على معلومات الألوان.
- ضبط الحجم والحجم: استخدم برنامجًا مثل Cura أو Simplify3D لتغيير حجم النموذج. على سبيل المثال, إذا كنت تقوم بطباعة لظلة طولها 10 سم, ستقوم بتعيين المقياس 100% لتجنب المنتج النهائي للغاية أو اللامعة.
- تحقق من دقة اللون: استخدم أدوات مثل Adobe Substance Painter لمعاينة الألوان والتأكد من مطابقة التصميم الخاص بك. خطأ شائع هنا هو استخدام ألوان RGB (للشاشات) بدلا من CMYK (للطباعة)- يمكن أن يؤدي ذلك إلى ألوان باهتة, لذا دائمًا ما أتحول إلى مساحة الألوان المفضلة للطابعة.
- أضف هياكل الدعم (إذا لزم الأمر): للنماذج ذات الأقدام (على سبيل المثال, طائر ثلاثي الأبعاد بأجنحة ممدودة), أضف هياكل الدعم المؤقت (عادة بلون محايد مثل الأبيض) لمنع النموذج من الانهيار أثناء الطباعة.
4. خطوة 4: عملية طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد (طبقة تلو الأخرى)
حان الوقت الآن للطباعة! تختلف العملية الدقيقة بالتكنولوجيا, لكن الفكرة الأساسية هي نفسها: الطابعة تبني النموذجطبقة حسب الطبقة ويطبق اللون في نفس الوقت (ليس بعد). فيما يلي مثالان شائعان لتوضيح كيفية عمله:
مثال 1: 3D Systems ColorJet (رابط الألوان الكامل)
- الطابعة تنتشر طبقة رقيقة (0.1-0.2mm سميكة) من مسحوق الجبس الأبيض عبر منصة البناء.
- غراء ملون من الرشاش (مطابقة قيم RGB للتصميم) على المسحوق - يربط هذا الغراء المسحوق معًا ويضيف اللون.
- تنخفض منصة البناء حسب ارتفاع طبقة واحدة, وتتكرر العملية حتى يكتمل النموذج.
- بعد الطباعة, يترك النموذج ليجف من أجل 24 ساعات لضبط الغراء.
مثال 2: Stratasys polyjet (بلمرة حبر الحبر)
- The printer has multiple printheads that spray tiny droplets of الضوئية السائلة (راتنجات بلاستيكية) بألوان CMYK.
- عندما يتم رش القطرات, تصفيات الأشعة فوق البنفسجية (يصلب) على الفور - كل طبقة تتجه في غضون ثوان.
- الطبقات مكدسة (0.01-0.1mm سميكة) لتشكيل النموذج, مع خلط الألوان في الوقت الفعلي لإنشاء التدرجات أو الأشكال الصلبة.
- لا توجد حاجة إلى وقت تجفيف - يمكنك إزالة النموذج من الطابعة مباشرة بعد الطباعة.
5. خطوة 5: ما بعد المعالجة لتحسين الجودة
تحتاج معظم النماذج المطبوعة بالألوان ثلاثية الأبعاد إلى القليل من العمل بعد الطباعة لتبدو أفضلها وتكون متينة. تعتمد الخطوات على التكنولوجيا:
- نماذج FDM: رمال السطح مع 200-400 ورق الصنفرة الحصباء لتنعيم خطوط الطبقة, ثم تطبيق معطف واضح (مثل رذاذ الأكريليك) to protect the color from fading.
- 3نماذج الغجر DP: قم بإغلاق السطح بشمع خاص أو راتنج لمنع النموذج من امتصاص الرطوبة (الذي يمكن أن يدمر اللون).
- نماذج polyjet: تقشر هياكل الدعم (إنها مصنوعة من ناعمة, المواد القابلة للإزالة بسهولة), ثم امسح النموذج باستخدام كحول الأيزوبروبيل لإزالة أي راتنج بقايا.
مثال: قد تقوم شركة بطباعة نماذج ألوان ثلاثية الأبعاد لحالة الهاتف الجديدة الرملية المطبوعة على FDM, رشها مع معطف لامع لامع, ثم اختبر ما إذا كان اللون يقاوم الخدوش (باستخدام أداة اختبار الخدش القياسية).
6. خطوة 6: تقتيش & اختبار لتلبية المتطلبات
الخطوة الأخيرة هي التأكد من أن نموذجك مثالي - كلاهما في المظهر والوظيفة.
ماذا للتحقق أثناء التفتيش:
- دقة اللون: استخدام colorimeter (أداة تقيس اللون) لمقارنة النموذج بتصميمك الأصلي. على سبيل المثال, إذا قمت بتصميم طراز أحمر مع رمز لون بانتون من PMS 485, يجب أن يؤكد مقياس colorimeter مطابقة الطراز المطبوع هذا الرمز في ± 1 ٪.
- الحجم والشكل: استخدم الفرجار لقياس الأبعاد الرئيسية (على سبيل المثال, a 5cm wide model should be 5cm ±0.1cm).
- الوظيفة: إذا كان النموذج وظيفيًا (على سبيل المثال, معدات مطبوعة ثلاثية الأبعاد), اختبار ما إذا كان يعمل على النحو المقصود. على سبيل المثال, يجب أن تدور الترس المطبوع لسيارة لعبة بسلاسة دون أن تتعثر.
دراسة حالة: ستختبر شركة الأجهزة الطبية نماذج ألوان ثلاثية الأبعاد للجراحين ما إذا كان لون النموذج (مما يشير إلى كثافة العظام) يطابق بيانات المسح الفعلي للمريض - وإذا كان النموذج قويًا بما يكفي للتعامل معها أثناء التخطيط للجراحة.
وجهة نظر Yigu Technology حول طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد
في Yigu Technology, نعتقد أن طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد تعمل على تحويل كيفية خلق الصناعات والابتكار - من الرعاية الصحية إلى التعليم. مفتاح النجاح في هذه التكنولوجيا هو مطابقة العملية الصحيحة مع هدفك: لمشاريع الهوايات منخفضة التكلفة, FDM مثالي; للنماذج الطبية عالية الدقة, الطابعات الصناعية الكاملة بالألوان مثل PolyJet تقدم دقة لا مثيل لها. لقد دعمنا العملاء في استخدام طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد لقطع وقت النموذج الأولي 30% وتقليل التكاليف بنسبة 25 ٪ - ومع تقدم التكنولوجيا, نتوقع أكثر سهولة, سريع, والحلول الدقيقة للألوان للظهور.
الأسئلة الشائعة حول طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد
- س: كم من الوقت يستغرق طباعة الطراز ثلاثي الأبعاد?
أ: ذلك يعتمد على الحجم والتكنولوجيا. نموذج FDM صغير (على سبيل المثال, لعبة 5 سم) يستغرق 2-4 ساعات, بينما نموذج معماري كبير (على سبيل المثال, 50طول سم) يمكن أن يستغرق 12-24 ساعة. الطابعات الصناعية ذات الألوان الكاملة أسرع-يمكنها طباعة نموذج طبي متوسط الحجم في 1-3 ساعات. - س: يمكن أن تتلاشى النماذج المطبوعة بالألوان ثلاثية الأبعاد بمرور الوقت?
أ: نعم, إذا تعرضت لأشعة الشمس المباشرة أو الرطوبة. لمنع التلاشي, استخدام المواد المقاومة للأشعة فوق البنفسجية (مثل PETG ل FDM) أو قم بإغلاق النموذج مع معطف واضح للحماية للأشعة فوق البنفسجية. 3يجب أيضًا إغلاق نماذج الغجر DP لتجنب تلف الرطوبة. - س: هل طباعة الألوان ثلاثية الأبعاد أكثر تكلفة من الطباعة ثلاثية الأبعاد العادية?
أ: نعم, لكن التكلفة تنخفض. تكلف طابعة FDM العادية 200 - 2000 دولار, في حين أن طابعة FDM ذات اللون ثلاثي الأبعاد تكلف 300 - 5000 دولار. الطابعات الصناعية كاملة الألوان أكثر تكلفة ($20,000+), لكن للمشاريع الصغيرة, يمكنك استخدام خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد (على سبيل المثال, الأشكال) أقل من ذلك $50 لكل نموذج لون.
