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体素化3D打印,Fraunhofer、哈佛、麻省理工全面发力

时间:2018-06-24 23:36 来源:3D科学谷 作者:ca88亚洲城_ca88亚洲城官网_ca88亚洲城官网【首页】 阅读:
     体素化3D打印正在通过Fraunhofer、哈佛、麻省理工等研究机构以及Stratasys等企业全面发力。 视频:体素化3D打印  商业化的彩色3D打印       2017年,Stratasys率先推出了体素化的3D打印解决方案,其Polyjet系列的J750将多材料和高精度多色彩3D打印推向了一个全新的水平。随后惠普宣布将在2018年推出全彩3D打印系统能实现体素级别的分辨精度,从而实现快速制造。其他方面包括XYZ Printing的da Vinci彩色3D打印以及Mcor都纷纷达到了前所未有的色彩分辨率水平。 商业化方面,Stratasys GrabCAD Voxel Print允许在体素级别操作这些材料浓度、结构和颜色映射,这意味着用户可以创建新的数字材料来满足他们的需求。这些可以包括先前的结构、颜色渐变、内部属性和纹理,这在以前是不可能的。GrabCAD Voxel Print的用户可以使用他们自己的模型层切片器工具来逐个分配体素级别的属性,允许他们从边界表示到体积建模。然后软件生成一个GrabCAD Voxel文件,可以直接加载到GrabCAD,然后在J750上3D打印。  Fraunhofer 根据3D科学谷的市场研究,2015年,来自德国Fraunhofer计算机图形研究所的研究人员Alan Brunton及其同事发表了一篇题为《推进3D彩色打印的边界:误差扩散与半透明材质(Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials)》的论文,描述了一种能够生成高度清晰和相当准确的彩色3D打印对象的算法过程,根据这种算法3D打印出来的对象相当的逼真。 研究人员充分利用了几十年来学术界对于彩色成像、色彩管理和2D彩色打印的知识成果,以最大限度地提高质量和充分挖掘高分辨率多材料ca88亚洲城的功能,并将其变为现实。他们的研究专注于“体素化”的喷墨三维打印。类似于二维图片的像素由一个点所蕴含的颜色来计算,可以将其理解为由单个喷墨液滴来表示的一个3D像素。对于喷墨技术来说,全彩3D打印的难度在于,就算只有1立方厘米大小的一个3D打印对象,也包括了大约1800万滴的树脂。所以对于控制算法来说,这是一个非常巨大的体素数量,因此对于大多数彩色喷墨的3D打印来说,它们的色彩精度并不是最佳的。 Fraunhofer这项研究专注于“体素化”的喷墨三维打印。类似于二维图片的像素由一个点所蕴含的颜色来计算,可以将其理解为由单个喷墨液滴来表示的一个3D像素。可以理解为这些研究人员创造的这种算法能够使一台ca88亚洲城直接使用一种分层半色调方法控制每个体素的颜色和材质。所谓的半色调,是利用网点来模型一个对象的连续色调变化。  哈佛 根据3D科学谷的市场观察,2018年哈佛大学Wyss实验室和麻省理工学院多媒体实验室的研究人员通过一种新的方法,实现了一小时的时间内打印出高精度的人类大脑模型。 核磁共振和CT扫描等医学成像技术可以产生一系列高分辨率的平面化的位图图像,通过这些图像可以获得如何来建立三维建模的信息。但是,研究人员发现现有的建模方法仍存在耗费时间长、过程繁琐,分辨率低等问题。 半色调又称灰度级,它是反映图像亮度层次、黑白对比变化的技术指标。这种半色调的方法被哈佛大学Wyss研究所James Weaver采用,从而使得核磁共振和CT扫描的图像更容易、更快速地被3D打印设备读取。半色调的方式能够支持ca88亚洲城使用两种不同的材料打印复杂的医学图像,形成一种易于3D打印的格式,以便于能够更好地表达原始扫描数据所记录的所有细节。 研究人员使用基于半色调的3D打印方法来创建大脑和肿瘤模型,该模型忠实地保存了原始MRI数据中存在的所有细节层次,几乎与人眼可区分的分辨率相同。使用这种相同的方法,还能够使用瓣膜组织的不同材料与瓣膜内形成的钙沉积物相对应地打印出人体心脏瓣膜的可变刚度模型,从而产生表现出机械性能梯度的模型,方便医生深入了解钙沉积对瓣膜功能的实际影响。  MIT 与哈佛大学Wyss实验室的合作研究下,麻省理工学院媒体实验室的Mediated Matter小组发明了新的3D打印方法,无论其复杂程度如何,其颜色和形状与照片一样详细。这相当于传统二维的CMYK打印,但通过3D打印实现,结果令人惊叹 到目前为止,我们很难通过3D打印来显示某些类型的数据模型,例如大脑或星际尘埃云中的相互连接的神经元组织,这些图片具有许多分散的结构,漂浮在空间中而不与其他结构连接。这对3D打印造成了一个问题:3D打印的对象通常需要连接所有部件 – 如此复杂的对象与奇怪的拓扑结构几乎无法通过3D打印制作出来,麻省理工的媒体实验室开辟出解决方法。 麻省理工的媒体实验室在2018年5月《Science Advances》(科学进展)上发表的一篇论文描述了这种方法。这些浮点被捕获在透明材料内部,称为体素。每个小点都分配了三个坐标(X,Y和Z),这些坐标将点放置在三维空间中。该过程类似于传统的2D彩色打印。但不是在一张纸上打印,而是在空间中记录了每个点的位置。这样3D打印出来的模型,就像展示侏罗纪的臭虫如何被困在琥珀中一样栩栩如生. (责任编辑:ca88亚洲城_ca88亚洲城官网_ca88亚洲城官网【首页】)
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