Принтер научили наносить лаки с произвольным блеском

Американские, немецкие и швейцарские инженеры научились наносить на предметы лак с изменяемым на поверхности блеском. Они предложили брать два лака (матовый и глянцевый) и создавать плавные градиенты, меняя параметры печатающей головки. Это влияет на то, какую форму принимают капли после приземления на поверхность и как они отражают свет. Работа будет представлена на конференции SIGGRAPH Asia 2020.

3D-печать позволяет точно воссоздать форму реального или виртуального предмета, причем нередко ее возможности превосходят возможности традиционных методов производства, поэтому ее активно применяют в машиностроении. Однако визуальные свойства предметов не ограничиваются формой и включают цвет, текстуру и отражающие свойства поверхности. Первые два свойства можно задавать на этапе печати, а отражающие свойства текущими способами воссоздавать сложно. 

Гипотетически, после печати на предмет можно наносить прозрачные лаки с разными свойствами, но для этого нужно использовать несколько разных составов. В противном случае на границе между областями с разными составами будет образовываться резкий переход от матового к глянцевому.

Инженеры под руководством Петра Дидыка (Piotr Didyk) из Университета Лугано разработали метод, позволяющий использовать всего два-три состава, но наносить их так, чтобы точно управлять конечными отражательными свойствами. Их метод описывает только обработку поверхности, а за основу берется уже напечатанный или созданный другим способом объект.

Исследователи использовали печатающие головки с пьезоэлектрическим клапаном, который состоит из отверстия и закрывающего его конуса. Для печати конус поднимается, открывает отверстие для выхода жидкости и закрывается. Форма капли, приземлившейся на поверхность, зависит от давления в резервуаре с жидкостью, времени открытия клапана и силе, с которой конус опускается во время перекрытия клапана. От формы следа капли на поверхности, в свою очередь, напрямую зависят ее визуальные свойства. Кроме того, они зависят и от того, как близко друг к другу располагаются соседние капли.

Инженеры собрали принтер на подвижной платформе и установили на нее три печатающих головки с тремя лаками: матовым, глянцевым и сатиновым. Они провели серию экспериментов с печатью с разными параметрами, которые позволили точно описать зависимость структуры поверхности, получающейся после печати, от параметров печати и самих лаков. Для создания градиентов они предложили использовать стандартный метод создания полутоновых (растрированных) изображений, при котором градиент состоит из отдельных точек разных цветов (в данном случае — разного блеска).

Авторы напечатали несколько двумерных и трехмерных предметов, нанесли на их поверхность лаки в виде заданных узоров, показав тем самым работоспособность метода.

В 2018 году инженеры представили метод, позволяющий создавать при помощи 3D-печати репродукции картин, точно передающие исходные цвета. Они предложили не печатать каждый цвет одними чернилами или смесью, а наносить несколько слоев определенных цветов, что позволяет добиться более точной цветопередачи.

Григорий Копиев