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    什么是3D打印?
     3D打印简介与分类
    3D印刷虽与3D打印只有一字之差,但3D印刷与3D打印却是不同的两个不同概念,3D印刷原理是采用热固油墨或是借助光栅材料,将二维图像呈现出三维立体效果。而3D打印技术更多指基于数字化的新型成型技术,由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系,其内涵仍在不断深化,外延也不断扩展。如图1所示,增材制造技术按照材料可分为3类。增材制造的各工艺都是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件。3D打印技术作为与科学计算可视化和虚拟现实相匹配的新兴技术,提供了一种可测量、可触摸的手段,是设计者、制造者与用户之间的新媒介,可以通过3D打印机(图2)自动、直接、快速、精确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件,有效地缩短了产品的研发周期。
     3D打印与传统印刷的关系
    传统印刷和3D打印的联系可以表现在以下几点,首先从材料增加的角度考虑,传统印刷增加的材料是油墨,3D打印增加的材料是塑料、金属等,两者同属于增加材料的制造方式。其次传统印刷的制版工艺基于曝光固化,3D打印技术中光固化成型工艺同样是基于光固化原理,在原理方面有一定的相同之处。另外,印刷核心的目的是传递信息,并让更多的人掌握这些信息,而3D打印技术是存于电脑上或存储器上的东西数字化后并批量打印。
    3D打印与传统印刷方式可以互相作用、相互融合。3D打印油画通过连接有染料的打印头来回移动,逐层打印,最终油墨层不断累积来表现出不同的纹理。它能够实现对油画的完美复制,包括每张油画的纹理和笔触甚至涂抹的痕迹都能清晰再现。
    3D打印应用于印刷制版阶段,其中3D打印柔性印版升级了原来的制版工艺,解决了现有技术中存在的许多难题。目前柔性版制版过程中还主要以使用有机溶剂为主,其中仍然含有毒性较强的混合溶剂四氯乙烯和正丁烷等,不符合我国当前形势下的绿色环保可持续发展战略。此外,3D打印柔性印版解决了柔性印刷过程中印刷图文存在偏差的问题,解决了图文失真和网点扩大等问题,同时避免了印版在印前进行预补偿的步骤。
    目前3D打印的色彩还原问题是印刷行业正在攻关的主要难题。数字印刷注重运用色彩管理技术对3D打印产品进行色彩校正,因此数字印刷为解决这一难题提供了一种可能,利用数字印刷技术以及常年来印刷业所积累的色彩管理经验,印刷行业在探索3D打印技术的过程中有着得天独厚的优势,这种优势帮助印刷企业在运用3D打印时在突破色彩缺失方面占了先机。然而数码印刷色彩还原技术和3D打印技术的融合并非简单的相加,如何更好地实现色彩还原,对于印刷业来说仍是一个新的课题。3D打印最终产品的颜色呈现是非常复杂的,目前印刷业通常采用的三原色、四原色的色彩叠加还原方式在3D打印中并不能简单照搬。
    实现3D打印在印刷业内的广泛应用,需要慎重考虑3个要素――设备、数据控制以及材料。在设备方面,目前市面上现有的3D打印设备,无论是硬度、精准度,还是重复定位、网点精密度等方面,均不能实现产品打印后直接使用的要求。此外,打印中所使用的关键部件――喷头,我国长期以来依赖进口,这也令应用难以实现最大化扩展。材料方面,如果想应用于印刷业,不仅要满足喷头的特有属性,还要满足印刷工艺的生产属性。
    什么是3D打印?
    3D印刷或称立体印刷不同于3D打印,它是采用热固油墨或是借助光栅材料,将二维图像呈现出三维立体效果。如图3所示,立体印刷的原理是模拟人眼视觉的原理,由专业相机从两个不同的角度通过柱面透镜光栅片拍摄同一物体,经制版印刷后,涂覆一层透明光栅材料,光栅是图像断面的像素差位聚焦而形成视觉上远近不同的立体彩色图像,将不同角度、不同层次的像素记录在感光材料上。当人眼观察图像时,由于光栅的折射作用,进入两眼的视角各有不同,最终通过人体的视觉神经中枢的综合作用产生立体图像。近几年又出现了一种3D印刷的新技术――3D立体叠纹技术,能够把一连串的条纹、图标、商标等图案形成特殊的立体效果,并且可以随意控制景深。
    3D印刷以其效果逼真、层次丰富、立体感强的特点,获得了传统印刷方式达不到的效果,现已广泛应用于烟酒包装、证卡行业、艺术装饰、广告招标、旅游纪念品等领域之中,为印刷业的发展带来了新的生机。3D印刷立体而精美,符合未来的发展方向,不少企业已经发现了其中隐藏的巨大商业价值。
    总结
    随着科学技术的发展,3D打印技术也将走向成熟,印刷相关技术也应在发展的过程中发展自身的技术,所有的概念与定义不是一成不变的,在发展的过程中互相借鉴、互相吸取彼此的优势,相互渗透、相辅相成,改变自身的发展模式。一项新技术不是横空出世,需要其他技术的支撑,需要其他技术的肩膀来再发展自身与推陈出新,所以只有不断地完善自身才能立足于科技信息碰撞的世界,也许在不久的将来,3D打印与印刷都将成为整个大工业生产链下的一道工序,服务整个智能工业的时代。
    作者单位:西安理工大学印刷包装与数字媒体学院印刷工程系
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