3D打印新突破，想要什么颜色随你挑

在2015年深圳展会上展示的3D打印效果颜色相对单一。

任何使用过3d打印机的人都知道一个不容忽视的问题:颜色。3D打印技术可以完美地打印任何形状的副本，但是对于原稿的颜色却无能为力。

最近，佛罗里达霍夫计算机图形研究所的艾伦·布伦顿和他的朋友们的工作有望改变这种状况。他们已经找到了一种将精确的配色方案添加到3D打印过程中的方法，这在3D打印技术领域尚属首次。

一般来说，3D打印对象由固定粉末或压缩塑料层组成，现有方法不能有效控制目标颜色。因此，如果你想在颜色上有所突破，你必须找到另一种方法。传统2D打印机生成的图像由像素组成。如果3D打印对象由体素组成，颜色问题可以解决吗？

大约一年前，由体素制成的3D印刷品上市了。这些3D物体是由多个喷墨打印机一点一点地制造的，并且液滴可以在紫外线的照射下立即固化。如果每一滴液体都被视为一个体素，有可能精确控制颜色吗？这是布伦顿的计划。众所周知，用手做事情比用嘴做要困难得多。在实际操作过程中，布伦顿面临许多困难:

首先，在3D打印之前(扫描)和期间，需要大量的数据和数学运算。喷墨打印机喷出的液滴非常小，每立方厘米可以容纳1800万个液滴。因此，任何类似的物体由数百亿个体素单元组成，并且每个体素对最终目标颜色的影响也将被考虑在内。

其次，这些微小的液滴必须有一定程度的透明度，这样紫外线才能穿透液滴并使其固化。这对于目标物体的视觉外观有显著的影响，因为光在通过体素的过程中会散射、折射和其他现象。这也意味着液滴的颜色必须综合考虑光的散射效应，这大大增加了配色方案计算的难度和强度。

最后，在2D打印过程中，图像中的任何一点最多可以使用3种不同的颜色。然而，在3D打印中，每个液滴只能是单一材料，因此颜色的选择范围受到极大限制。

然而，布伦顿凭借几十年的2D印刷和普通彩色成像技术取得了显著进步。他们的方法结合了两种不同的技术:第一种是称为半色调的二维印刷技术，可以近似为三维技术。这项技术使用不同大小和间距的点来代替连续的色调和颜色。第二种方法是计算物体的表面颜色。该算法需要综合考虑光线通过体素时的散射等现象。

结果令人印象深刻。上图中只有三个苹果和拇指是真的，其余的都是布伦顿用新方法印刷的。

布伦顿说，随着材料科学的发展和更高分辨率打印机的出现，3D打印将会更好。在所有这些方面，他的团队提出的算法也将被测试。相对而言，透明度较低的油墨和分辨率较高的打印机更容易实现。

在未来，半透明和不透明墨水的混合使用将受到极大的关注，因为许多生物材料具有半透明的特性，例如皮肤。

这是一项非常有趣的研究工作，将开启3D打印的新篇章。我相信在不久的将来，流行的印刷设备将被淘汰。