全彩3D打印–終極指南

魔猴君  知識(shí)堂   330天前

全彩3D打印機(jī)可以制作逼真的產(chǎn)品原型、精確的醫(yī)療模型、令人驚嘆的雕像和色彩準(zhǔn)確的藝術(shù)品復(fù)制品。技術(shù)的進(jìn)步使從工業(yè)設(shè)計(jì)師到醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員的每個(gè)人都可以更輕松地從他們的數(shù)字設(shè)計(jì)中生成色彩繽紛的模型，幾乎只需按一下按鈕即可。

在我們深入了解打印機(jī)之前，讓我們先具體了解一下顏色。全彩意味著3D打印機(jī)可以提供數(shù)千種顏色，甚至可以提供準(zhǔn)確的膚色和Pantone匹配，就像在紙上進(jìn)行2D打印著色一樣。類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)“多色”是指使用多種材料制成的模型，通常有兩種到八種不同的燈絲顏色，從一種顏色切換到另一種顏色。

一、全彩3D打?。夯A(chǔ)知識(shí)

它沒(méi)有經(jīng)過(guò)噴漆或組裝，而是在Stratasys全彩Polyjet 3D打印機(jī)上進(jìn)行全彩3D打?。▉?lái)源：Stratasys）

全彩3D打?。耗軌蛲瑫r(shí)用多種顏色3D打印物體，就像用2D紙質(zhì)打印機(jī)打印彩色照片一樣。它一直被認(rèn)為是3D打印的圣杯，多個(gè)行業(yè)都在焦急地等待著進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展。

除了藝術(shù)復(fù)制品和雕像之外，彩色3D打印對(duì)于產(chǎn)品原型也特別有用。各行各業(yè)都能受益于這種能力，即無(wú)需耗時(shí)的手工上色，就能生產(chǎn)出具有各種精確顏色的清晰細(xì)節(jié)的高品質(zhì)產(chǎn)品。此外，可能會(huì)磨損的部件也能保持顏色，因?yàn)檫@不僅僅是表面顏色。

有幾種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這種效果，如果您正在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)全彩3D打印機(jī)，就應(yīng)該了解它們之間的區(qū)別。每種技術(shù)的工作原理都不相同，因此必須考慮它們是否適合您的特定應(yīng)用，以便選擇合適的打印機(jī)。事實(shí)上，您可以說(shuō)比較這些打印機(jī)就像比較蘋(píng)果和橘子（或蘋(píng)果、橘子和梨），但當(dāng)您看完這篇文章時(shí)，您應(yīng)該知道自己需要的是蘋(píng)果還是橘子。

3D藝術(shù)家Dennis Harroun創(chuàng)作的“Wreck of the Benchy”

通過(guò)Instagram@dharroun由Marketiger使用Mimaki 3DUJ-553打印（來(lái)源：Mimaki）

二、全彩3D打印如何工作？

一些全彩3D打印機(jī)在打印過(guò)程中使用油墨或染料為打印材料著色，而另一些則將已著色（CMYK）的材料按適當(dāng)比例混合，以生成顏色。這三種打印機(jī)分別使用不同的彩色打印方法：3D Systems稱(chēng)為ColorJet Printing，Stratasys稱(chēng)為PolyJet，Mimaki稱(chēng)為Injket。

1、Stratasys J55 Prime

Stratasys的多材料全彩打印件（來(lái)源：Stratasys）

Stratasys涉足3D打印業(yè)務(wù)僅30多年，提供涵蓋三種技術(shù)的20多種3D打印機(jī)。就全彩而言，沒(méi)有其他公司比Stratasys提供的11種3D打印機(jī)更多的選擇。

Stratasys全彩3D打印機(jī)：

J55 Prime—全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)

J850 Prime—全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)

J826 Prime—全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)

J5 DentaJet—全彩牙科模型。

J720 DentaJet—全彩牙科模型

J850數(shù)字解剖—全彩醫(yī)學(xué)模型

J5 MediJet—全彩醫(yī)療模型

J850 TechStyle—紡織品全彩打印

在這里，我們重點(diǎn)關(guān)注該公司產(chǎn)品原型的首選產(chǎn)品J55

Stratasys J55結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎適合任何辦公空間（在我們的比較中是最小的），它為產(chǎn)品系列帶來(lái)了一些令人興奮的功能。Stratasys稱(chēng)，J55的旋轉(zhuǎn)打印平臺(tái)配有靜態(tài)打印頭，可提供穩(wěn)定的材料噴射和快速的打印時(shí)間，并能提供真正令人印象深刻的18微米打印細(xì)節(jié)。它還具有多材料打印功能，因此一次打印最多可以使用五種不同的材料。

Stratasys J55是列表中唯一一款具有多材料選項(xiàng)的打印機(jī)，讓您可以在同一打印部件中使用多種顏色、紋理和漸變色。您可以模仿從木材到織物的各種紋理。它還能打印500,000種顏色和2,000個(gè)Pantones色調(diào)，甚至還能打印透明物體來(lái)模擬玻璃和塑料，使其成為原型制作的一個(gè)極具吸引力的選擇。Stratasys的J55還可以使用VeroUltraClearS打印，這是市場(chǎng)上最清晰的玻璃和塑料模擬器之一。

Stratasys J55全彩打印機(jī)（來(lái)源：Stratasys）

與J55類(lèi)似，J850 Prime可以生產(chǎn)超過(guò)600,000種經(jīng)Pantone驗(yàn)證的顏色組合，同時(shí)打印七種樹(shù)脂，并提供多種材料功能。

技術(shù)

Stratasys在入門(mén)級(jí)全彩色打印機(jī)J55中使用了其專(zhuān)有的PolyJet打印技術(shù)。該公司的J8系列（J826、J835、J850）也都采用了Polyjet技術(shù)和500,000種顏色，但具有更高的分辨率、更多的材料種類(lèi)、更快的速度和更大的構(gòu)建量。

Polyjet工藝使用通過(guò)噴墨分配的液態(tài)樹(shù)脂。CMYK顏色的感光聚合物材料逐層添加到打印床上。在這之間，每一層都用紫外線(xiàn)固化，用戶(hù)可以調(diào)整每種顏色的透明度。

在軟件方面，J55使用Stratasys GrabCAD，可以直接從該CAD軟件進(jìn)行打印，無(wú)需轉(zhuǎn)換和修復(fù)STL文件。J55還支持3MF文件格式，因此您可以直接從KeyShot 3D渲染軟件直接進(jìn)行全彩3D打印和多材料紋理打印。這項(xiàng)技術(shù)可以節(jié)省大量時(shí)間。

值得一提的是，J55體積小巧，適合辦公室使用，而且噪音很低，只有53分貝（與家用冰箱差不多）。

Stratasys J55如何分配打印材料的圖示（來(lái)源：Stratasys）

優(yōu)點(diǎn)

極其精細(xì)的細(xì)節(jié)

多材料能力

緊湊的尺寸

數(shù)字模型上的顏色定義

幾乎不需要后處理

缺點(diǎn)

需要支撐結(jié)構(gòu)（盡管它們是可溶解的）

打印機(jī)和材料成本較高

2、3D系統(tǒng)ProJet CJP 660Pro

3D Systems的全彩打?。▉?lái)源：3D Systems）

總部位于美國(guó)的3D Systems是市場(chǎng)上領(lǐng)先的增材制造解決方案公司之一，提供廣泛的打印機(jī)、材料和3D掃描儀，幾乎服務(wù)于每個(gè)行業(yè)。在顏色方面，該公司目前提供兩種型號(hào)：660Pro和860Pro，盡管過(guò)去也有其他型號(hào)，例如較小的CJP 260Plus和CJP 460Plus。

3D Systems全彩3D打印機(jī)：

ProJet CJP 660Pro–全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)作品

ProJet CJP 860Pro–全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)作品

該公司的ProJet CJP（彩色噴墨打印）技術(shù)可創(chuàng)建具有小特征細(xì)節(jié)的全CMY顏色的照片級(jí)逼真零件，并能夠使用完整紋理和UV映射來(lái)更好地模擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外觀(guān)、感覺(jué)和風(fēng)格。

3D Systems表示，其ProJet CJP打印機(jī)以相對(duì)較低的成本生產(chǎn)零件，因?yàn)椴恍枰?，并且未使用的核心材料（聚合物粉末）可以重?fù)使用。零件可以進(jìn)行打磨、鉆孔、攻絲、涂漆和電鍍，從而擴(kuò)展了成品零件特性的可用選項(xiàng)。

3D Systems CJP 860和CJP 660全彩3D打印機(jī)（來(lái)源：3D Systems）

技術(shù)

3D Systems的CJP是一種增材制造技術(shù)，涉及一種核心材料，即粉末聚合物和粘合劑。核心材料用滾筒在構(gòu)建平臺(tái)上薄薄地鋪一層。每鋪設(shè)一層后，選擇性地混合彩色粘合劑（青色、品紅色和黃色），并從噴墨打印頭噴射出來(lái)，使核心材料凝固。每鋪展和打印一層，構(gòu)建平臺(tái)就會(huì)降低一層，最終形成一個(gè)全彩的三維模型。請(qǐng)注意，在此過(guò)程中不使用熱、光或激光。

優(yōu)點(diǎn)

打印速度快

設(shè)計(jì)自由–無(wú)支撐

材料回收

高質(zhì)量的表面光潔度

一致的機(jī)械性能

缺點(diǎn)

有限的材料選擇

小的表面細(xì)節(jié)可能會(huì)丟失

3、Mimaki 3DUJ-2207

Full-color 3D prints from Mimaki(Source:Mimaki)

Mimaki成立于1975年，在二維彩色打印機(jī)領(lǐng)域擁有悠久的歷史。該公司的3DUJ-2207于2020年上市，其另一款更大的全彩機(jī)3DUJ-553已于2017年上市。

Mimaki全彩3D打印機(jī)：

3DUJ-2207–全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)

3DUJ-553–全彩產(chǎn)品原型和藝術(shù)

Mimaki表示，除了半透明和透明部件之外，其2207的色彩系統(tǒng)使其能夠產(chǎn)生超過(guò)1000萬(wàn)種潛在的色彩組合。其波形控制、循環(huán)和可變點(diǎn)技術(shù)確保穩(wěn)定、精確的墨水輸送以及平滑、精細(xì)的色彩再現(xiàn)。

2207基于Mimaki之前的打印機(jī)，提供了比這家日本公司的舊機(jī)器更緊湊的選擇。無(wú)需拆卸即可裝入電梯，占地面積小，靜音設(shè)計(jì)，并帶有除臭功能，非常適合辦公。

其水溶性支撐材料可以輕松進(jìn)行后處理，并且作為額外的好處，打印機(jī)還配備了用于實(shí)時(shí)打印狀態(tài)檢查的攝像頭。

技術(shù)

Mimaki的專(zhuān)有技術(shù)最初是為其2D UV平板打印機(jī)開(kāi)發(fā)的。它采用噴墨打印技術(shù)，將紫外線(xiàn)固化的白色、透明和CMYK液體樹(shù)脂以及可溶性支撐材料逐層沉積在打印床上。每一層都由紫外線(xiàn)固化。

該機(jī)器使用白色或透明液體樹(shù)脂作為基底材料，然后瞬間噴射顏色涂覆在基底上。完成后，滾筒將材料層壓平，然后重復(fù)這一過(guò)程，直至打印完成。

Mimaki技術(shù)比我們列表中的任何其他技術(shù)都能實(shí)現(xiàn)更廣泛的色彩范圍，非常適合膚色和美術(shù)作品。

優(yōu)點(diǎn)

出色的色彩還原

相對(duì)實(shí)惠的機(jī)器

良好的打印細(xì)節(jié)

水溶性支撐

占地面積小，適合辦公環(huán)境

缺點(diǎn)

需要支撐

僅使用一種材料打印

三、全彩3D打印材質(zhì)

彩色打印材料（來(lái)源：HP、Stratasys、3D Systems）

讓我們來(lái)詳細(xì)了解一下這些機(jī)器所使用的材料，因?yàn)樗鼈兛隙ú荒芑Q。更重要的是，材料在機(jī)器運(yùn)行成本中扮演著重要角色，因此請(qǐng)記住您需要多少材料、涂料、密封劑和油墨及其成本。

使用3D Systems基材和涂層制作的打印件示例（來(lái)源：3D Systems）

3D Systems公司的所有彩色打印機(jī)都使用一種名為VisiJet PXL的基礎(chǔ)材料。它是一種塑料粉末，這種材料的有趣之處在于，你可以在它表面涂上三種不同的涂層（ColorBond、StrengthMax和Wax）來(lái)改變它的特性。例如，VisiJet PXL加上該公司的ColorBond快速固化涂層可以打印出堅(jiān)固而鮮艷的圖案。事實(shí)上，3D Systems甚至提供了材料的機(jī)械規(guī)格，如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度等。這些數(shù)據(jù)都會(huì)根據(jù)涂層的不同而發(fā)生變化。

第四種涂層名為鹽水固化，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，但只適用于單色打印。

使用Stratasys的VeroVivid材料制成的彩色3D打印件（來(lái)源：Stratasys）

Stratasys彩色打印機(jī)在CMYK中使用類(lèi)似于樹(shù)脂的液態(tài)感光聚合體，組合使用后可產(chǎn)生類(lèi)似于噴墨打印機(jī)的顏色。這種材料被稱(chēng)為VeroVivid，將它與公司的其他材料（如Vero白色、黑色和透明色調(diào)）組合在一起，可以實(shí)現(xiàn)任何透明或不透明的組合。Vero系列的材料具有相似的機(jī)械和熱性能，Stratasys還提供機(jī)械規(guī)格，包括邵氏硬度、吸水性、拉伸強(qiáng)度等。對(duì)于快速原型，Stratasys還為J55提供了具有中等不透明度和光滑表面的DraftGrey硬質(zhì)材料。

Mimaki版畫(huà)（出處：Mimaki）

Mimaki采用兩種材料，包括紫外線(xiàn)固化液態(tài)樹(shù)脂（白色和透明，帶CMYK油墨）和水溶性支撐材料。該公司表示，其樹(shù)脂油墨具有與ABS相同的強(qiáng)度，因此可以鉆孔和安裝螺絲。此外，還可以在最終印刷品上使用外涂層，以創(chuàng)造不同的外觀(guān)。

四、后處理和拋光

對(duì)Stratasys Projet 660 Pro上打印的TwinMe雕像上多余的粉末進(jìn)行噴砂處理（來(lái)源：TwinMe）

彩色部件印刷完成后，您的工作還沒(méi)有結(jié)束。通常還需要進(jìn)行一些后處理和拋光，以獲得所需的鮮艷度和質(zhì)感。這個(gè)過(guò)程有多復(fù)雜和耗時(shí)，取決于打印機(jī)和技術(shù)。讓我們來(lái)看看。

3D Systems公司的粉末床技術(shù)解決方案要求從最終打印中去除殘留的粉末。然后將部件從粉末床中取出，再進(jìn)行拋光，并選擇性地涂上一層密封劑，以突出色彩。

像上圖中這樣的清潔站，您可以在這里用噴珠和噴氣的方式手工清潔印花。

3D Systems提供自己的核心回收站（約12,000美元）和清潔站，但您也可以將其與其他品牌的清潔站搭配使用。

3D Systems ProJet CJP 860Pro的目標(biāo)是消除浪費(fèi)，縮短加工時(shí)間，因?yàn)樗恍枰挝铮词褂玫男托静牧峡苫厥绽谩?/span>

Stratasys和Mimaki使用液態(tài)塑料技術(shù)，因此無(wú)需從粉末床中挖掘零件。相反，打印完成后，您可以輕松地將支撐物溶解在水中。然后，Stratasys和Mimaki都只需要進(jìn)行少量的清潔和拋光，并可選擇使用密封劑。

編譯整理：ALL3DP