Impresión en escala de grises en la Ultimaker 3

La impresión 3D de escritorio ha dado lugar a una industria en rápido crecimiento, pero hasta hace poco los artículos impresos en 3D se han limitado a monocromo. En Ultimaker, nos esforzamos por superar los límites de las aplicaciones de impresión 3D de escritorio: en colaboración con la Universidad Tecnológica de Delft, uno de nuestros ingenieros ha desarrollado una técnica para lograr la impresión en escala de grises utilizando una Ultimaker 3. El uso de este método permite al usuario imprimir un objeto con diferentes tonos utilizando dos colores.

medios tonos lineales

Tim Kuipers ha hecho uso de una técnica llamada medios tonos lineales para producir objetos 3D con la apariencia de imágenes en escala de grises completa. El principio de los medios tonos no es un concepto nuevo; de hecho, se remonta al siglo XVII. El efecto se demuestra a continuación:

«The Sudarium» de Mellan está dibujado a mano utilizando una técnica de sombreado.

En su trabajo de investigación en coautoría, Kuipers explica que los medios tonos lineales «crean la percepción de tonos continuos mediante la impresión de pequeños patrones de colores discretos».

Siguiendo el principio de sombreado, se utilizan semitonos lineales para crear líneas blancas y negras con un grosor variable, lo que le da al espectador la apariencia de imágenes en escala de grises, mientras que, de hecho, el objeto consiste en líneas simples en blanco y negro.

Aprovechando las capacidades de extrusión dual de Ultimaker 3, Kuipers pudo crear las líneas en blanco y negro que dieron como resultado objetos en escala de grises.

Además, explica: «Las capas completas se imprimen con filamento blanco o negro, y en cada capa, la impresora alterna entre la impresión con filamento negro y blanco. El tono de escala de grises aparente se logra al exponer más o menos filamento negro en comparación con al filamento blanco en un lugar determinado. Hacer que el negro esté más expuesto hace que la impresión 3D parezca más oscura en ese lugar, mientras que el blanco lo hace más claro».

Aplicaciones

Esta técnica de impresión en escala de grises tiene aplicaciones en varias áreas. En la creación de prototipos, los medios tonos lineales se pueden utilizar como una característica de diseño en el desarrollo de modelos conceptuales, ya que no se limitan a la impresión con un conjunto discreto de colores. Alternativamente, para la fabricación, se puede utilizar para comunicar detalles técnicos sobre el objeto impreso. Por ejemplo, se puede usar para identificar qué tan frágiles son las diferentes áreas de una herramienta fabricada al mostrar varias intensidades de negrura.

Como característica de diseño, se puede utilizar la impresión en escala de grises para permitir una mayor variación, ya que no existe la limitación de imprimir solo en dos colores.

La impresión en escala de grises se puede utilizar para visualizar información técnica sobre un objeto impreso, por ejemplo, qué partes son más frágiles que otras.

También hay aplicaciones más artísticas: imprimir un objeto en escala de grises le da mayor profundidad, definición y realismo en comparación con una impresión monocromática. La combinación del escaneo 3D con la impresión 3D permite a los usuarios crear modelos físicos de personas u objetos escaneados.

Un busto de Tim Kuipers, impreso en escala de grises. Los grandes parches de color similar muestran las capacidades del método.

El método también puede lograr pequeños detalles de alto contraste, lo que es particularmente útil para esculturas y modelado.

Además de una calibración X/Y precisa, la Ultimaker 3 que se utilizó para los experimentos no requirió ninguna modificación de hardware para lograr estos resultados. El aumento del tiempo de impresión también es moderado, con un aumento máximo del 20 % en comparación con la impresión monocromática.

¿Impresiones a todo color?

En el futuro, podría ser posible crear impresiones a todo color con técnicas similares a la eclosión 3D, si usa más de dos extrusoras que imprimen cian, magenta y amarillo junto con filamentos en blanco y negro.

En Ultimaker, planeamos incorporar una función de medios tonos directamente en Cura para que los usuarios puedan ingresar archivos precoloreados y crear sus propios objetos en escala de grises.

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