DIYフルカラー3Dプリントへ！ファン・デル・ギーストのカラフルなダブル i3

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-12-1 08:53 に最後に編集されました。

はじめに: 最も人気のある 3D プリント製品として、FDM マシンは手工芸愛好家に深く愛されています。しかし、メーカーが次々と新しいアイデアを生み出すにつれ、単色プリンターでは徐々にニーズを満たせなくなってきました。しかし、マルチカラー 3D プリンターは非常に高価なので、どうすればよいでしょうか?
Antarctic Bear は、Aad van der Geest が新しいカラー 3D プリントコンセプトマシン「Double i3」を開発していることを知りました。このマシンは、本質的には 2 つの i3 スタイルの 3D プリンターが 1 つにまとめられたものです。熱可塑性材料を堆積させる標準的な押し出しシステムと、各層に色付きインクを塗布するツールヘッドである 2 番目のシステムです。プラスチックとインクの層が積み重なって、物体に色がつきます。
ダブル i3 プロトタイプ
Aad van der Geest と彼のフルカラーの夢<br /> 「Aad van der Geest」という名前に聞き覚えがあるなら、それは彼が2016年に「ColorPod」と呼ばれる手法を開発したからです。 FFF 3D プリンターをフルカラー粉末 3D プリンターに変換する方法です。このシステムは、数十年前のオリジナルの ZCorp プロセスに似たカラー 3D 印刷プロセスを使用します。
△ColorPodシステム概要その後、ColorPodは食べられるものを3Dプリントするシステムへと進化し、3Dプリントキャンディーが作られるようになりました。「オリジナル」の ColorPod は、一般的な HP インクジェットカートリッジを使用して、粉末の各層に色を印刷し、カラーオブジェクトを作成します。ただし、インクも粉末も食べられません。この新しい工夫は、希釈したウォッカと食用インクの液滴を砂糖とデキストリンの混合物に吹き付けることで、カラフルな 3D プリントと食品を組み合わせたものです。
△カラーポッドが製造した3Dプリントキャンディー
Double i3のフルカラーへの道
Aad van der Geest は透明 PLA と水性インクを選択しました。透明な素材は色を吸収しやすく、印刷された製品には明らかな「色の線」が残りません。プラスチック層を敷き詰めた後、ビルドプレートは 2 番目のフレームの下に移動し、そこでシアン、イエロー、マゼンタのインクの形で色が追加されます。
Double i3 で印刷されたイカゲーム人形の印刷モデルは、Cura とフルカラースライサーを使用してスライスする必要があります。これにより、押し出し機が次の層に移動する前に、インクジェットプリントヘッドが印刷されたオブジェクト上でジグザグパターンで移動できるようになります。上記の手順は、i3 の marlin ファームウェアに適用できます。使用されていない 2 番目の押し出し機信号は、Marlin が最初の垂直フレームと 2 番目の垂直フレームの間で出力を切り替えることができる電子機器を制御するために再利用されました。
△ダブルi3プロトタイプシステム
Aad van der Geest 氏は、カラーシステムを実装するために Geeetech Prusa i3 C キットを改造してきたと述べていますが、おそらくこの改造方法は他の i3 スタイルのデバイスにも適用できるでしょう。さらに、Aad van der Geest は、より効果的な組み合わせを見つけるために、他の種類のインクとフィラメントをテストしています。
△Double i3プロトタイピングシステムを使用して作成された3Dプリントカエル。既存の完成品から判断すると、この改造の結果はそれほど驚くべきものではありません。しかし、このデュアル i3 モデルは良い試みです。インクジェットシステムで使用されるシアン、マゼンタ、イエローの色を組み合わせて、任意の色を生成できます。つまり、Double i3 は理論的には印刷物にリアルなテクスチャを生成できるということです。
△ダブルi3プロトタイプシステムを使用して作られた3Dプリントサイコロ。また、これはIDEXデュアルノズル印刷モードと似ていますが、異なります。1つのプリントヘッドは3Dプリントに使用され、もう1つは着色に使用されます。i3フレームの安価なコストと相まって、マシンの全体的なコストをさらに削減できます。現在市場に出回っている最も安価なフルカラージェット 3D プリンターの価格は約 25 万元です。この方法を使用すると、機械のコストを現在の価格の少なくとも 10 分の 1 に抑えることができます。 Antarctic Bear は、将来的には低価格のフルカラー 3D プリンターがユーザーに「手を振っている」と見ているようです。
△フルカラー3Dプリントカー
その他のフルカラー DIY 3D プリンター<br /> 前回の投稿（詳細については、「カラーウォーターペン + 3D プリント、マスターがエントリーレベルの FDM を使用してカラフルなモデルを印刷する方法を教えます！」を参照してください）で、Antarctic Bear は、Ender3 マシンでカラーウォーターペンを使用してフルカラー 3D プリントを行う別の方法を紹介しました。この方法では、Ender3 プリントヘッドとガントリー構造の上部にそれぞれペンホルダーとペンライブラリを追加し、スライス制御を使用して、印刷レイヤーを押し出した後にプリンターがペンライブラリ上の対応するカラーペンを自動的に選択して着色するようにします。
△「3DPrintColorizer」オープンソースプロジェクトこの方式の印刷効果はDouble i3よりわずかに優れているように見えますが、デュアルカラーまたはマルチカラーの3Dプリンターの製品にはまだ遠く及びません。しかし、創造性と斬新さ、低コストの点では勝っています。このDIYマシンの唯一の欠点は、プラスチック堆積および着色システムと同じ押し出し機を使用することで、実際の印刷プロセスの精度を効果的に向上させることができないことです。また、ペンライブラリの容量が限られており、せいぜいマルチカラー印刷としか呼べず、いわゆる「フルカラー」は複数のカラーペンでしか実現できません。この時点で、Doublei3の3原色混合インクジェットツールヘッドの方が優れた選択肢のようです。
△3DPrintColorizerアドオンアニメーション [出典: Sakati84 GitHub]
さらに、Antarctic Bearは、台湾のXYZprintingが2018年に低価格のフルカラー3Dプリンター「da Vinci Color mini」を発売したことも知りました。このマシンはインクジェットプリントヘッドの代わりにフィラメント押し出しシステムを使用しているため、比較的価格が手頃です。色彩を導入するために、エクストルーダーにはシアン、マゼンタ、イエローの 3 色のインクリザーバーが付属しています。基本色をさまざまな割合で混合することにより、プリンターは幅広い色を正確に生成できます。
△ダヴィンチカラーミニ3Dプリンター
このアプローチは Double i3 が行っていることと非常に似ていますが、2 番目のプリントヘッドを使用する代わりに、da Vinci Color mini は印刷時に透明なフィラメントパスにインクをスプレーします。 PLA 素材を押し出すと、瞬時に少量の着色剤が加えられます。この色は時間とともに変化するため、任意の色を生成することができます。さらに、da Vinci Color mini ではノズルに工業グレードの改良が加えられているようで、この着色方法は不要になったり、色を切り替えるときに前の色を頻繁に「クリーニング」する必要がなくなったりします。 daVinci Color miniの現在の価格はおよそ12,000人民元、アップグレード版daVinci Colorの価格は約19,000人民元です。 Double i3が量産化され、精度や色域が向上しれば、価格はこれと同程度か、さらに安くなると予想されます。
△XYZprintingのda Vinci Color miniによるフルカラー3Dプリント例。ただし、この方法で生成されたフルカラーはまだ完璧ではありません。印刷中にフィラメントが流れるため、色の沈着結果は非常に「シュレーディンガー」的になり、時には驚くほどで、時には十分に正確ではないことがあります。これまでのところ、このアプローチの最も優れた応用例は紙の 3D プリンターです。現在は倒産したアイルランドの会社 MCOR Technologies は、この「カラーレイヤー」アプローチを紙の 3D プリンターと組み合わせ、比較的良好なカラー解像度を実現することができました。同社の主力カラー 3D プリンターである Iris は、かつてはフル RGB カラー 3D プリントが可能な数少ないマシンの 1 つでした。
△アイリスのフルカラーSDL（Selective Deposition Lamination）紙3Dプリントこのプロセスでは、標準カラーインクを使用して紙にフルカラーを印刷し、その後アイリスがSDL（Selective Deposition Lamination）紙3Dプリント方法を使用して紙を貼り付けて3Dオブジェクトを形成し、最終的なフルカラー3D製品を形成します。同社はその後、IrisHD モデルにスライス用の新しい超精密カーバイドチップを追加することでプロセスをアップグレードしました。これにより、各レイヤーの形状がより正確になり、事前印刷された色の解像度が向上し、各レイヤーのエッジに沿って必要なインクの量が削減されます。残念ながら、選択堆積積層技術の開発可能性は FDM ほど大きくなく、会社が解散したため、このフルカラー方式はそれ以上開発されていません。
フルカラー3Dプリントの展望と応用<br /> フルカラー 3D プリントはモノクロ 3D プリントよりも色数が少し多いだけのように思われますが、要求される技術の将来的な発展はモノクロ 3D プリントとは大きく異なります。工業生産、試作品の生産、ほとんどの製造製品の観点からは、多くの色は必要ありませんが、消費者向け製品レベルでは、より多くの色によって「購買力」が高まります。
△HeroForge 3D プリントモデルの最も優れた例の 1 つは、カラフルなモデルフィギュアです。様々な映画、テレビ番組、バラエティ番組、アニメの人気により、周辺機器はファンの間で売れ筋商品となっています。多くのモデルマスターは、自分でパーソナライズされた人形をデザインし、ウェブサイトのプラットフォームで販売しています。 Antarctic Bearさんもモデルエリアを設けており、どなたでもアップロードしていただけます。 3D プリントモデルチャンネル: クリックして入ります。
△3DUJ-22073Dプリンターの従来の着色方法は塗装です。まずモデルの表面にプライマーを塗布し、その後手作業または空気圧スプレーガンを使用して着色する必要があります。時間と労力がかかり、生産効率も低くなります。しかし、効率的かつ迅速な工業的手法で生産される模型フィギュアのほとんどは、細かな仕上がりが欠けているため、フィギュア愛好家の間で人気がありません。フルカラー 3D プリントの登場により、模型製作者にとって新たな道が開かれました。代表的な例は、日本のミマキのフルカラー3Dプリントモデル「HeroForge」です。ミマキのフルカラー3Dプリンター「3DUJ-2207」は、現在販売されているすべてのフルカラーモデルの中で最も安価なシステムで、価格は約25万人民元です。上記の製品は、Nanjixiong Global 3D Printing Product Library https://product.nanjixiong.com/ に収録されています。ぜひご相談ください。
△3DUJ-2207の技術さらに、フルカラー3Dプリントにより、パーソナライズされたカスタマイズされた肖像画も実現できます。昔も今も、私たちは写真スタジオに行って、自分自身や家族、友人の鮮明な写真を何枚も撮ります。将来的には、フルカラー 3D プリントにより、人々は 3D 写真スタジオに行って、実際の人物のより鮮明なポートレートを作成できるようになるかもしれません。
△カスタマイズされた顔を持つミニチュアフルカラー3Dプリント部品。もちろん、消費者向け製品に加えて、フルカラー3Dプリントは、医療分野、建設分野、測量および地図作成などでもより実用的な用途があります。 Antarctic Bear では以前の投稿で関連事例を紹介しています（詳細は「フルカラー 3D プリントの応用事例」をご覧ください）。今後、この技術の活用方法はますます革新的なものになると思います！
△ストラタシス、実物に近い機能解剖モデルを製作できるデジタル解剖3Dプリンターを発売

参考: 1. ファン・デル・ギーストが新しいカラー 3D プリントのコンセプトを開発: ダブル i3
2. ダブルi3 3Dプリンター
3. ダブルi3によるフルカラー3Dプリント
4. カラーペン + 3D プリント、マスターがエントリーレベルの FDM を使用してカラフルなモデルを印刷する方法を教えます。
5. ダヴィンチカラーミニ3Dプリンター
6. XYZprintingがフルカラー3Dプリンターを発表
7. イカゲーム人形フルカラー印刷タイムラプス
8. カラー3Dプリント！シェイプウェイズの変革、ミマキとの提携
9. フルカラー3Dプリントの応用例
10. おいしそう！ColorPodが食べられるアイテムを3Dプリント
11. 3Dプリンターに色を追加する方法: ColorPod
12. ミマキが「アクセスしやすい」フルカラー3Dプリンターを発表
13. MCOR の新しい Iris HD カラー 3D プリンター

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