Fraunhofer科学家使用纯几何和算法消除多材料3D打印中的阶梯伪影

在3D打印过程中,阶梯状伪影几乎是不可避免的。它们在视觉上没有吸引力,并且在结构上也可能对所3D打印的产品有害。为了生成更精确的表面,弗劳恩霍夫计算机图形研究所Fraunhofer IGD 的研究人员开发了一种用于polyjet打印机的新工艺——可最大限度地减少量化误差,使阶梯状伪影在实际打印中不再明显,从而3D打印出具有更平滑和更均匀表面的产品。

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block 纯几何方法消除多材料 3D 打印中的伪影

Fraunhofer IGD 的科学家设计了一种纯粹的几何和算法方法来消除多层中的阶梯伪影。为了避免量化误差,物体的表面被高频信号调制。科学家开发了新工艺来避免阶梯伪影,从而实现精确几何和色彩真实的表面。

3D科学谷了解到量化伪影是所有3D打印技术的基本问题,尤其是对于多材料喷射3D打印机。阶梯伪影可能会在视觉上产生令人讨厌的感觉,并且会在结构上削弱产品的性能。

现有3D打印仅限于特定的表面方向,引入了大量额外的计算,并且不会消除所有伪影Fraunhofer IGD的纯几何和算法技术消除了所有表面方向的楼梯伪影,解决了分辨率各向异性问题,并引入了最小的计算量。

为了达到预期的效果,物体的表面被调制了高频信号,例如蓝噪声。与以前的工艺相比,受益于形状抖动方法赋予的几何和颜色精度——使打印结果看起来特别逼真。

抖动过程可以用作纯粹的算法方法,独立于硬件(即使用不同的 polyjet 3D 打印机)。研究论文中提出的解决方案与 Fraunhofer IGD 开发的 Cuttlefish 3D 打印机驱动程序一起使用。未来,科学家们将进一步研究打印物体更光滑的表面是否也会使产品更有弹性的假设。

block 半色调

据了解,目前工业上应用最广泛和成熟的半色调算法就是抖动算法和误差扩散法,以下将详细给出这两类算法的分析和比较。规则抖动是指在抖动过程中使用一个周期性的、确定的抖动矩阵,而这里所指的抖动矩阵也可以称为抖动模板。

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。根据3D科学谷的了解,早在2015年,Fraunhofer计算机图形研究所的研究人员Alan Brunton及其同事就发表了一篇题为《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。

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。根据3D科学谷的市场观察,这种半色调的方法还被哈佛大学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3D打印机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。

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