Многоколоная 3D-печать: возможно ли? Технологии за яркими печатями

3D-печать универсальна: хоббист, 3D-художник, дизайнер, архитектор может напечатать почти всё, даже кейкапы для клавиатуры.

Но многоколоная 3D-печать — вызов: типичная 3D-печать печатает один цвет несмотря на технологию.

Ограничение — проблема, особенно для мелких деталей или цветовых узоров. Многоколоная 3D-печать предлагает разные решения для разных задач.

Цветная 3D-печать делится на категории: прямая и непрямая печать.

Статья — полезный гид по 3D-печати: DIY, FDM, не-FDM многоколоные решения, техники многоколоной печати.

Могут ли 3D-принтеры печатать многоколоно? Есть ли многоколоная 3D-печать?

Большинство 3D-технологий печатают в один цвет. Но с качественным принтером и нитью можно получить красивые детали и яркие цвета.

Три категории многоколоных 3D-принтеров под ваши нужды:

1. Хоббистский многоколоный принтер: удобный 3D-принтер для хоббиста. Стоит < $2000. Многоколоный кит обычно < $500. Решения в DIY — подходят типичному десктопу.
2. Профессиональный многоколоный принтер: точнее и дороже. Идеален для разработки продуктов и прототипинга. Помещается в офис, стоит > $10 000.
3. Промышленный многоколоный принтер: без ограничений размера и финансов. Высокоуровневые машины, идеальны для конечного производства/мануфактуринга и быстрого прототипинга. Помещаются в больших офисах/заводах, печатают сложные объекты с многоколоными частями.

Как 3D-печатать в нескольких цветах

Обычно создают многоколоные модели покраской. Также пост-обработкой добавления цвета после печати.

Но при печати сложного объекта покраска после становится почти невозможной. Опция — печатать с цветом с начала.

Многоколоная 3D-печать работает двумя способами. Прямая цветная печать и непрямая. В прямой — используете цветные нити при создании объектов.

Метод работает с FDM, дает отличные детали и яркие цвета. Зависит от принтера и качества нити.

Непрямая печать точнее прямой, позволяет достичь реалистичного вида 3D-печатей. Важно: непрямая печать требует профзнаний.

Что учесть в обеих техниках? Нельзя смешивать цвета — не будете фотореалистичными. Непрямая печать требует CMYK цветовые режимы — учитывайте перед подготовкой модели.

Как работает многоколоная 3D-печать?

В прямой 3D-печати: множественные экструдеры, множественные сопла, спайкинг (splicing), своппинг (swapping). В непрямой: мультиджет фьюжн (multi-jet fusion) и материал джет фьюжн (material jet fusion).

Множественные экструдеры и сопла FDM

Множественные экструдеры FDM — прямая цветная 3D-печать, где принтеры имеют несколько экструдеров и сопел.

Ранее актуально для растворимых поддержек. Но можно печатать даже двумя разными цветами нитей. Есть принтеры даже с четырьмя экструдерами.

Экструдеры подают в сопло(а) цвета, которые вы хотите, в сочетании с печатающими материалами.

Метод помогает производить многоколоные объекты за счет заботы и калибровки для отличных выходов. Множественные сопла избавляют от излишней ретракции для используемых нитей.

Одиночный экструдер (смена/своппинг)

Можно достичь цветных моделей даже с одним экструдером. Настраиваете множественные задачи при отправке 3D-файлов на печать.

Слайсер генерирует G-код, инструктирующий принтер остановить печать через определенное время. Затем меняете нить и перезапускаете задачу.

Так как своппинг требует один принтхед для многоколоной печати, сопло ретрактирует старую нить, вставляет новую при смене цвета.

Техники требуют пург (очистку) для удаления использованной нити перед депозицией новой. Тратит материал и время.

Чтобы снизить риск: комбинируйте цветные нити. Добавьте специфические инструкции в модель и укажите цвет для каждой части.

Спайкинг (Splicing)

В спайкинге режут и соединяют разные цвета на разных материалах. Процесс заставляет принтер печатать непрерывно без остановок, позволяя одноэкструдерным цветным 3D-принтерам выполнять операции смены цвета. Операции: пург, ретракция, вытирание сопла и др.

Некоторые принтеры с этой техникой позволяют использовать множественные цвета — имеют разные функциональные части до четырех нитей.

Материал джеттинг (Material Jetting)

Аддитивное производство материал джеттинг — точная 3D-печатающая технология. Использует джет-колор 3D-принтеры.

Принтеры выделяют чернила как полимерные капли, отвердевающие УФ-светом. Принтеры развивают полные цветные части с CMYK чернилами. Цветные капли дают полный спектр оттенков.

Мультиджет фьюжн (Multi-Jet Fusion)

Мультиджет фьюжн использует порошковые полимеры вместо растворимых поддержек. Отличается от других технологий: кладете каждый новый слой агента и базовый материал на бывший расплавленный слой.

Материал джеттинг и мультиджет фьюжн — два не-FDM многоколоных метода создания цветных многоколоных печатей.

DIY многоколоная печать

DIY многоколоные печати дороже и сложнее обычной печати. Нужны навыки пре-печати окраски и пост-окраски.

Какие это навыки?

Для пре-печати окраски: не можете полностью окрасить модели, не можете предсказать смену цветов. Почему?

Техника подготовительная, не следует дизайну модели. Но можно использовать модель для 3D-печати миксов, цветов, блендов.

Здесь: разные цветные нити, включая многоколоную нить — цветная нить со всеми оттенками. Для скульптур и ваз. Также цветоменяющаяся нить — с множественными цветами. Но её цвета не меняются. Финально — нейлоновая нить, дающая аккуратный эффект крашения.

Пост-печати окраска помогает получить многоколоные печати, экономя время. На этом этапе будьте внимательны к деталям, используйте кисть для идеальной детализации.

В пост-обработке: водное мраморение (water marbling), или гидро-диппинг (hydro dipping) — смешивание нерастворимой краски с водой.

Смесь дает хаотичный узор, эстетически привлекательный. Затем окунаете модель в краску для прилипания.

Технологии, поддерживающие многоколоную 3D-печать

Несколько технологий по умолчанию позволяют многоколоную печать. Но только в профессиональных 3D-принтерах.

Полиджет-технология (Poly-jet) имеет систему, где малые капли смолы струятся на печатающиеся объекты.

Технология позволяет окрасить капли перед депозицией на объект — полностью окрашенные 3D-части. Полиджет-материалы печатают множественные материалы, включая воскоподобные поддержки для печати.

Есть также Байндер джеттинг (Binder Jetting): принтер вводит связующее на порошковый субстрат. Окрашивают связующее перед депозицией.

Краситель в связующем агенте вытекает в порошок. Процесс производит менее хрустящие результаты, чем в полиджет-печати.

Цветовые наборы смолы (Color Kit Resin)

Стереолитографические смолы идут в ограниченных цветах, выбираемых производителями. Ограничение цвета мешает инженерам и дизайнерам создавать похожие прототипы.

Но некоторые цветовые наборы позволяют инженерам и дизайнерам продукта делать похожие прототипы. Наборы имеют Мадженту, Черный, Желтый, Белый, Циан — полный спектр с разными цветами.

Что еще? Xyzprinting da Vinci color mini (Amazon) компактнее. Имеет опциональный лазерный гравирующий модуль для кастомизации проектов.

Запустила канадская компания Mosaic Manufacturing. Этот мультиматериальный принтер позволяет делать проф. сложные печати с реалистичными цветами.

Подведение итогов

Типичные 3D-печатающие технологии печатают только в одном цвете. Многие создающие многоколоные печати требуют покраску одним цветом. Но создание многоколоров требует пост-обработки вроде водного мраморения.

В заключение: можно делать окрашенные 3D-модели вышеуказанными техниками — будь вы хоббистом или профи 3D-художником.