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醫(yī)療、工業(yè)、影視等領(lǐng)域?qū)?D打印模型的精細(xì)度有著極高要求，層累的傳統(tǒng)成型方式難以滿足，體素級(jí)3D打印應(yīng)運(yùn)而生。這項(xiàng)技術(shù)雖然未必能取代傳統(tǒng)3D打印，但未來(lái)會(huì)在增材制造產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要席位，這一點(diǎn)當(dāng)是無(wú)疑的了。

讓3D打印“有聲有色” 體素建模軟件成市場(chǎng)新貴

2D打印經(jīng)歷了從黑白到彩色打印的技術(shù)進(jìn)步，而當(dāng)前的3D打印設(shè)備雖然也已實(shí)現(xiàn)彩色打印，但業(yè)者們似乎還并不滿足于此——傳統(tǒng)的層層累積成型很難生成十分細(xì)膩生動(dòng)的彩色視覺(jué)效果，是時(shí)候改變3D打印設(shè)備的構(gòu)造方式了。近幾年驚艷市場(chǎng)的體素建模軟件就是業(yè)內(nèi)人士為此努力的結(jié)果。

就像我們常以像素來(lái)衡量二維影像的分辨率一樣，體素(可以將其想象為立體的像素)作為三維空間分割上的最小單位，是評(píng)價(jià)三維物體視效的重要標(biāo)準(zhǔn)。而體素建模軟件就是將3D打印的層層積累變成了“點(diǎn)滴積累”，在單個(gè)體素的級(jí)別上對(duì)物體的顏色、質(zhì)地、紋理進(jìn)行精細(xì)控制。如此一來(lái)，3D打印產(chǎn)品的外觀將變得非常逼真，甚至可以挑戰(zhàn)漸變色等高難度效果。

雖然體素建模軟件當(dāng)前的數(shù)量還不太多，但涉及的應(yīng)用領(lǐng)域已比較廣泛。對(duì)此類軟件的早期需求來(lái)自于醫(yī)療行業(yè)。畢竟，3D打印醫(yī)療模型可能關(guān)乎病人的生命安危，對(duì)細(xì)節(jié)還原度的要求遠(yuǎn)高于普通模型。為此，波蘭3D打印設(shè)備制造商ZMorph于2014年研發(fā)了基于體素模型的3D打印管理軟件。該產(chǎn)品的最大亮點(diǎn)是可以兼容醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信技術(shù)，因而能把醫(yī)學(xué)掃描數(shù)據(jù)直接用于體素級(jí)打印，讓3D打印機(jī)用“一手資料”做出組織器官的復(fù)制品。

美國(guó)的3D打印巨頭Stratasys也在關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)，近日，該公司震撼發(fā)布體素控制軟件GrabCAD，可操控?cái)?shù)千種材料的體素級(jí)打印過(guò)程。材料濃度、顏色分布的點(diǎn)滴改變，將給物體的外觀和內(nèi)部屬性帶來(lái)無(wú)窮變化。Stratasys的這一新品很快被動(dòng)畫(huà)公司看上。在動(dòng)畫(huà)業(yè)者看來(lái)，定格動(dòng)畫(huà)的復(fù)興需要生動(dòng)的人物形象，而這些形象能否立得起來(lái)，與細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)密切相關(guān)。這方面，Stratasys的軟件可以提供有力幫助。

除了企業(yè)，高校的研究機(jī)構(gòu)也在體素級(jí)3D打印領(lǐng)域取得不小成就。2015年，哈佛大學(xué)為高品質(zhì)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)了一款免費(fèi)的體素建模軟件Monolith，它可以與其他類型的建模軟件一起工作，彌補(bǔ)其他軟件的不足。

同年，德國(guó)弗勞恩霍夫計(jì)算機(jī)圖形研究所在借鑒2D印刷以及普通彩色成像等技術(shù)的基礎(chǔ)上，也找到了為3D打印物品精確上色的體素級(jí)解決方案，由此制成的3D打印蘋(píng)果模型已經(jīng)達(dá)到真假莫辨的程度。該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人認(rèn)為，體素級(jí)彩色3D打印會(huì)像彩色電視淘汰黑白電視一樣讓當(dāng)下流行的普通3D打印機(jī)成為明日黃花。

更為神奇的是，體素級(jí)的控制技術(shù)不僅能讓3D打印有色，還能“有聲”。2016年，來(lái)自美國(guó)哥倫比亞大學(xué)、麻省理工學(xué)院與迪士尼研究中心的科研人員設(shè)計(jì)出了“聲體素”，一種尺寸極小的立方形空心腔體。由它制成的3D打印物體可以對(duì)進(jìn)入其中的聲波作出不同處理，進(jìn)而傳出不同聲音，換言之，這些3D打印產(chǎn)品變成了個(gè)性化的聲音過(guò)濾器。據(jù)研發(fā)者介紹，這項(xiàng)技術(shù)有望在制作聲學(xué)防偽標(biāo)簽、水下通信等方面大展身手。

體素級(jí)3D打印會(huì)否完勝傳統(tǒng)3D打印，現(xiàn)在還不好說(shuō)。不過(guò)，從該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)取得的成果來(lái)看，它們無(wú)不直擊行業(yè)痛點(diǎn)，且表現(xiàn)出色。未來(lái)，體素級(jí)3D打印的影響力將繼續(xù)擴(kuò)大，在增材制造產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要席位，這一點(diǎn)應(yīng)是無(wú)疑的了。