Принтер навчили наносити лаки з довільним блиском

Американські, німецькі та швейцарські інженери навчилися наносити на предмети лак зі змінюваним на поверхні блиском. Вони запропонували брати два лаки (матовий і глянцевий) і створювати плавні градієнти, змінюючи параметри друкуючої головки. Це впливає на те, яку форму приймають краплі після приземлення на поверхню і як вони відбивають світло. Робота буде представлена на конференції SIGGRAPH Asia 2020.

3D-друк дозволяє точно відтворити форму реального або віртуального предмета, причому нерідко її можливості перевершують можливості традиційних методів виробництва, тому її активно застосовують у машинобудуванні. Однак візуальні властивості предметів не обмежуються формою та включають колір, текстуру та відображення властивостей поверхні. Перші дві властивості можна задавати на етапі друку, а відбиваючі властивості поточними способами відтворювати складно.

Гіпотетично, після друку на предмет можна наносити прозорі лаки з різними властивостями, але для цього потрібно використовувати кілька різних складів. В іншому випадку на кордоні між областями з різними складами буде утворюватися різкий перехід від матового до глянцевого.

Інженери під керівництвом Петра Дідика (Piotr Didyk) з Університету Лугано розробили метод, що дозволяє використовувати всього два-три склади, але наносити їх так, щоб точно керувати кінцевими відображальними властивостями. Їх метод описує тільки обробку поверхні, а за основу береться вже надрукований або створений іншим способом об'єкт.

Дослідники використовували друкуючі головки з п'єзоелектричним клапаном, який складається з отвору і закриває його конуса. Для друку конус піднімається, відкриває отвір для виходу рідини і закривається. Форма краплі, що приземлилася на поверхню, залежить від тиску в резервуарі з рідиною, часу відкриття клапана і силі, з якою конус опускається під час перекриття клапана. Від форми сліду краплі на поверхні, в свою чергу, безпосередньо залежать її візуальні властивості. Крім того, вони залежать і від того, як близько один до одного розташовуються сусідні краплі.

Інженери зібрали принтер на рухомій платформі і встановили на неї три друкуючих головки з трьома лаками: матовим, глянцевим і сатиновим. Вони провели серію експериментів з друком з різними параметрами, які дозволили точно описати залежність структури поверхні, що отримується після друку, від параметрів друку і самих лаків. Для створення градієнтів вони запропонували використовувати стандартний метод створення напівтонових (растрованих) зображень, при якому градієнт складається з окремих точок різних кольорів (в даному випадку - різного блиску).

Автори надрукували кілька телевізійних і тривимірних предметів, нанесли на їх поверхню лаки у вигляді заданих візерунків, показавши тим самим працездатність методу.

У 2018 році інженери представили метод, що дозволяє створювати за допомогою 3D-друку репродукції картин, що точно передають вихідні кольори. Вони запропонували не друкувати кожен колір одним чорнилом або сумішшю, а наносити кілька шарів певних кольорів, що дозволяє домогтися більш точної кольоропередачі.