Dnešní průmyslové zboží stejně jako třeba uživatelské rozhraní musí být hezké, jen tak je konkurenceschopné. U hmotných objektů představují hlavní vizuální vlastnosti tvar, barva a lesk. 3D tisk měl s poslední vlastností dosud problém. U průmyslových meziproduktů či prototypů to nevadilo, ale pokud šlo o výrobky pro koncové uživatele mimo technických nadšenců, předměty bylo třeba dodatečně ručně upravovat, brousit, natírat či leštit.
Na Massachusetts Institute of Technology (MIT) proto nyní přišli s novou technikou, která by měla umožnit automatizovat a předem definovat i to, jaké body/plochy budou po 3D tisku matné a jaké naopak lesklé. O tom rozhoduje především viskozita inkoustu. Michael Foshey a jeho kolegové z Princeton University a University of Lugano vyvinuli hardwarový (a podpůrný softwarový) systém, který umožňuje v jediném zařízení používat pro dokončení práce různě tekuté a husté laky. Obecně platí, že méně viskózní laky zasychají do hladkého povrchu a předmětu dodávají lesk. Matné povrchy jsou vytvářeny viskózními kapalinami, typicky obsahujícími velké polymerní molekuly. Tyto molekuly pak náhodně vyčnívají z povrchu, dodávají mu na mikroúrovni drsnost a způsobují absorpci světla. Trysky běžných současných 3D tiskáren by se vysoce viskózními inkousty ucpávaly. Proto se objekt např. tiskne jako lesklý a pak brousí – což mj. ale vyžaduje na příslušných místech tisknout dodatečné vrstvy. Jiné tiskárny naopak zvládají viskózní inkousty, ale ne oba typy současně.
Nový prototyp využívá jehlového ventilu, který mění průměr trysky, a v jediném procesu tak umožňuje nanášet i z jediného inkoustu kapky různých velikostí. Vlastnosti tisku se dále ovládají změnami tlaku v zásobníku. Čím rychleji pak kapka dopadne, do tím větší plochy se rozlije a tím hladší bude její povrch. Kapičky pak vytvářejí vzor, který z dálky vypadá jako souvislý povrch (tzv. polotónování). Inkousty o třech různých viskozitách pak dokáží vytvořit kontinuální spektrum lesku a matnosti.
Autoři výzkumu uvádějí, že tímto způsobem by bylo možné vyrábět vysoce realistické kopie soch i obrazů, které budou prakticky k nerozeznání od originálu a půjde je vystavovat. Ruční ladění by bylo samozřejmě složité, ale výzkumníci současně vyvinuli software, který vše automatizuje. Uživatel pouze označí různá místa na povrchu požadovaným leskem a tiskárna si vše zařídí (zkalibruje se) sama.
Speciálně u reprodukcí obrazů hovoří autoři výzkumu o 2,5D objektech, kdy se na kopii pro dosažení požadovaného efektu výška různých bodů na povrchu liší až o půl centimetru. Pro nasazení v praxi by celý systém samozřejmě neměl představovat zvláštní zařízení, ale být součástí normální 3D tiskárny.
Michal Piovarči et al. Towards spatially varying gloss reproduction for 3D printing, ACM Transactions on Graphics (2020). DOI: 10.1145/3414685.3417850
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology – MIT News