Напечатанные на 3D-принтере предметы теперь могут менять цвета

Цвет напечатанного объекта теперь можно изменить всего за 20 минут, но авторы планируют ускорить процесс.

Фото MIT.

Технология трёхмерной печати прошла долгий путь от отклонения первого патента в 1980 году до самых передовых разработок в инженерии и медицине в наши дни. Её развитие набирает обороты: например, печать металлом стала в сто раз быстрее и в десять раз дешевле, а напечатанные конструкции уже могут менять форму без нагрева и погружения в воду.

Правда, немного сложнее дела обстояли с цветами печатных предметов. Чтобы изменить цвет, приходилось перепечатывать их заново с использованием других чернил. Но теперь исследователи из Лаборатории вычислительной техники и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института нашли способ "перекрашивать" созданные 3D-принтером предметы. Они представили метод под названием ColorFab, который позволяет многократно менять цвет трёхмерных печатных объектов уже после изготовления.

Для этого команда предлагает использовать особые чернила, которые меняют цвет при воздействии ультрафиолетового излучения. Первые испытания нового метода показали, что цвет объекта можно изменить всего лишь за 20 минут.

Авторы отмечают, что пока сосредоточились на пластмассах – сегодня это один из самых распространённых материалов для 3D-печати. Но в конечном итоге учёные адаптируют метод ColorFab и под другие материалы. Таким образом, любой желающий сможет изменить цвет чехла для смартфона, украшения или одежды, например.

Чтобы выйти за рамки одноцветных систем, исследователи разработали простой для аппаратного и программного обеспечения рабочий процесс. Сначала, используя интерфейс ColorFab, учёные загружают свою трёхмерную модель, выбирают желаемые цветовые паттерны и затем печатают полностью цветной объект.

Чернила для печати создавались из базового красителя, фотоинициатора и легко адаптируемых (фотохромных) красителей. Последние "проявляют" цвет базового красителя, а фотоинициатор "заставляет" базовый краситель затвердевать при печати.

Пока что команда работает с тремя цветами – жёлтым, красным и синим. Когда объект готов, изменение его цвета происходит под действием ультрафиолета: он активирует желаемые цвета, а видимый свет дезактивирует другие.

Происходит это так: ультрафиолетовый свет изменяет цвет трёхмерных пикселей (вокселей) от прозрачного до цветного (то есть "включает" нужный цвет), а обычный офисный проектор превращает ненужные цвета в прозрачные ("отключает" их). Этот процесс показан на видео ниже.

Кстати, инженеры обнаружили, что их метод позволяет активировать два цвета одновременно, например, из красного и синего получить фиолетовый. Пока что смешанные цвета получаются довольно зернистыми, однако в будущем этот недочёт планируется исправить.

"Адаптивность внешнего вида в целом – это всегда превосходная функция, и мы видели, что многие другие виды адаптивности поддерживаются производимыми объектами. Эта работа – настоящий прорыв в возможностях изменения цвета объектов без их перекрашивания", — говорит эксперт по компьютерной графике Чанси Чжэн (Changxi Zheng) из Колумбийского университета.

Команда тестировала ColorFab по трём критериям: время изменения цвета, точность и скорость "разложения" цвета. Процесс полного перекрашивания готового объекта занял 23 минуты. Исследователи отмечают, что они могут ускорить процесс, использовав более мощный свет или добавив в чернила более чувствительный к свету краситель.

По словам соавтора нового проекта Стефани Мюллер (Stefanie Mueller), для современного общества потребления такая технология будет невероятно полезной, ведь она позволит не покупать каждый раз что-то новое, а просто менять цвет уже имеющегося предмета.

Возможности изменения цветов печатных объектов пригодятся также производителям и магазинам: например, при розничной продаже можно будет сразу придать предмету или вещи тот или иной цвет по желанию покупателя.

Авторы официально представят свою разработку научному сообществу на Конференции по проблемам человеческого фактора в вычислительных системах (ACM CHI 2018), которая пройдёт в апреле в канадском Монреале.

Добавим, что ранее мы рассказывали о новой технологии 4D-печати, которая создаёт объекты, меняющие форму в тёплой воде.