向DIY全彩3D打印迈进！van der Geest的彩色Double i3

本帖最后由眼镜熊于 2021-12-1 08:53 编辑

导读：作为最普及的3D打印产品，FDM机器深受手工爱好者的喜爱。然而，随着创客们源源不断的新想法，单一色彩的打印机逐渐无法满足他们的需求。而多色3D打印机又非常昂贵，那该怎么办呢？

南极熊获悉，Aad van der Geest正在开发一种新的彩色3D打印概念机器：Double i3。机器本质上是将两台i3式3D打印机合二为一：用一个标准挤出系统来沉积热塑性材料，第二个系统是一个工具头，可以在每一层上涂上彩色墨水。塑料和油墨层的堆积使物体带有颜色。

△Double i3原型

Aad van der Geest和他的全彩梦

如果你觉得“Aad van der Geest”这个名字听起来很熟悉，那是因为他早在2016年开发了一种叫做“ColorPod”的方法。这是一种将FFF 3D打印机改装成全彩粉末3D打印机的方法。该系统使用了类似于几十年前原始ZCorp工艺的彩色3D打印工艺。

△ColorPod系统概述

后来，ColorPod被改造成3D打印可食用物体的系统，制造3D打印糖果。“原始”的ColorPod使用典型的HP喷墨墨盒在粉末的每一层上打印颜色以创建颜色对象。然而，墨水和粉末都不能食用。新的改造通过在糖和糊精的混合物上喷射稀释的伏特加和可食用墨水的液滴，将彩色3D打印和食品结合。

△ColorPod生产的3D打印糖果

Double i3的全彩之路

Aad van der Geest选用了透明PLA和水性油墨。因为透明的材料很容易吸收颜色用，并且打印成品没有明显的“色线”。铺设塑料层后，构建板移动到第二个框架下方，在那里用青色、黄色和品红色墨水的形式添加颜色。

△Double i3打印的鱿鱼游戏玩偶

打印模型需用Cura和全彩色切片机进行切片，使挤出机在移动到下一层之前，喷墨打印头会在打印对象上以之字形移动。以上步骤适用于i3的marlin固件。未使用的第二个挤出机信号被改造为控制让Marlin在第一个和第二个垂直框架之间切换输出的电子器件。

△Double i3原型系统

Aad van der Geest称，他一直在修改GeeetechPrusa i3 C套件以实现颜色系统，但或许这种改造方法也能够适用于其他i3样式的设备。另外，Aad van der Geest正在测试其他类型的墨水和长丝，寻找更加有效的组合。

△使用Double i3原型系统制作的3D打印青蛙

虽然从现有的成品来看，这项改装的成果并没有那么惊人。但是，这种双i3模式是一次很好的尝试。而喷墨系统使用的青色、品红色和黄色可以组合使用，产生任何所需颜色。这意味着Double i3理论上可以在打印件上产生逼真的纹理。

△使用Double i3原型系统制作的3D打印骰子

此外，这种类似但不同于IDEX双喷头打印模式：一个打印头用于3D打印，另一个用于上色，再加上i3框架廉价的成本，让机器的整体造价还能够继续降低。现在市面上销售的全彩喷射3D打印机最便宜的大概也需要25万人民币。使用这种方式，机器成本最少也能是目前价格的十分之一。南极熊似乎看到未来低成本全彩3D打印机在向用户们“招手”！

△全彩3D打印汽车

其他全彩DIY 3D打印机

在之前的帖子（详情请参考：彩色水笔+3D打印，大神教你如何用入门级FDM打出多彩模型！），南极熊曾经介绍过另一种用彩色水笔搭配Ender3机器的方式进行全彩3D打印的方法。这种方法是在Ender3打印头上和龙门结构顶端分别增加了一个笔架和笔库，然后通过切片控制使打印机在挤出打印层之后自动选取笔库上对应颜色的彩笔进行涂色。

△3DPrintColorizer”开源项目

这种方式打印出来的效果比Double i3看起来稍微好点，虽然对于双色或者多色3D打印机的产品仍然有很大一段距离。但是胜在创意新奇，且成本低廉。这种DIY机器美中不足就是使用同一个挤出机作为塑料沉积和上色系统在实际打印过程中的精确度无法有效得到改善。另外，笔库的容量有限，最多只能称得上多色打印，而所谓的“全彩”只能靠多种彩色笔来实现。在这一点上，Doublei3的三原色混色喷墨工具头似乎是一个更好的选择。

△3DPrintColorizer附加组件动画[来源：Sakati84 GitHub]

此外，南极熊还了解到，台湾的XYZprinting在2018年曾推出过一款低价全彩3D打印机：da Vinci Color mini。这款机器采用了长丝挤出系统，而非喷墨打印头，因此价格上相对友好。为了引入色彩，挤出机配备了三个彩色墨水容器：青色、品红色和黄色。通过不同比例混合基色，打印机能够精确产生多种颜色。

△da Vinci Color mini 3D Printer

这种方式很像是Double i3正在做的，不过da Vinci Color mini没有使用第二个打印头，而是在打印时将一些墨水喷入透明的长丝路径。当挤出PLA材料时，会即时增加少量着色。这种颜色会随时变化，因此可以生成任何颜色。另外，da Vinci Color mini似乎还在喷嘴中做出了一些工业级改进，使得这种着色方式不需要或者不必频繁地在颜色交换时“清洗”上一种使用颜色。daVinci Color mini目前售价约为1.2万人民币，升级款da Vinci Color售价约为1.9万人民币。如果Double i3能够量产并且提高精度和色域，售价估计和这个差不多，甚至更低。

△XYZprinting的da Vinci Color mini全彩3D打印示例

尽管如此，用这种方式产生的全彩仍然不能算是完美。因为打印过程中随着长丝流动，颜色沉积的结果相当“薛定谔”，有时惊艳，有时不够准确。目前这种方式应用最好的是在纸3D打印机上：现已解散的爱尔兰MCOR Technologies将这种“颜色层”方法与纸3D打印机结合，能够实现比较好的颜色分辨率。这家公司的旗舰彩色3D打印机Iris曾是过去极少数能够进行全RGB彩色3D打印的机器之一。

△Iris的全彩SDL（选择性沉积层压）纸3D打印

这种工艺是在Iris使用SDL（选择性沉积层压）纸3D打印方法将纸张粘贴在一起形成3D对象之前，使用标准彩色墨水在纸上打印全色，形成最终的全彩3D产品。随后，这家公司还对这种工艺升级，在IrisHD 机型中增加了一个全新的、超精确的硬质合金刀头，用于切片。这使每层形状更准确，为预印颜色获得更高的分辨率，并减少沿每层边缘所需的墨水量。可惜因为选择性沉积层压技术发展潜力没有FDM大，再加上这家公司目前已经解散，这种全彩方式没有得到进一步发展。

全彩3D打印的前景和应用

全彩3D打印虽然看起来只比单色3D打印多了几种色彩而已，但是所需的技术的未来的发展和单色3D打印却有着很大的不同。尽管从工业制造、原型生产以及绝大多数制造产品角度而言并不需要太多颜色，但在消费品层面上，更多的颜色能够带来更多的“购买力”。

△HeroForge3D打印模型

一个最好的例子就是彩色的模型手办。随着各种影视、综艺、动漫的流行，周边产品是爱好者们争相追捧的抢手货。很多模型大神也会自己动手设计个性化人偶，在网站平台上进行售卖。南极熊也设立了模型专区，欢迎大家积极上传。3D打印模型通道：点击进入。

△3DUJ-22073D打印机

传统的上色方式是涂装：这需要先在模型表面涂上底漆，然后手工或者使用气动喷枪进行上色。耗时耗力，生产效率低。而高效、快捷的工业化方式生产出来的模型手办大多因为做工不够精细，得不到手办爱好者的追捧。全彩3D打印的出现，为模型制造商提供了一条道路。典型的例子就是日本Mimaki的全彩HeroForge3D打印模型，而Mimaki的全彩3D打印机3DUJ-2207可能也是目前所有全彩机型中最为便宜的系统了，售价约为25万人民币。南极熊全球3D打印产品库https://product.nanjixiong.com/已经收录了这以上产品，欢迎咨询。