色彩的真諦

PANTONE色卡是享譽世界的色彩權威

每次發布都引領整整一年的時尚潮流

當PANTONE遇上3D列印

絢爛色彩 即刻閃耀

 

PANTONE色卡是全球使用最廣泛的色彩標準。3D打印技術通過PANTONE色卡驗證,並能夠以可識別的、最終100%可重覆的方式覆制顏色,從而使全彩色3D打印機脫穎而出。

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通用的色彩語言


3D打印行業與PANTONE合作夥伴業務拓展總監Iain Pike表示:

 

“PANTONE提供一種通用的色彩語言,讓人們在產品流程的每個不同階段都能針對顏色做出至關重要的決定。創立PANTONE能更好地解決設計和制造過程中的色彩交流問題。”
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Stratasys J735和J7503D打印機已經通過驗證,符合PANTONE色彩匹配標準。現在,將Pantone匹配系統(PMS)與Stratasys 3D打印機配合使用將確保設計人員和產品開發人員使用相同的語言。兩者都可以在Pantone調色板上選擇相同的顏色,而不會有誤解的風險,從而縮短了制作時間。

 

 

目前,超過1000萬名設計師和制造商在使用PANTONE色卡。自1966年以來,Pantone已為設計師和產品開發人員標準化了5,000多種顏色。Pantone的系統讓設計師能夠準確地向制造商傳達他們想要的顏色。

PANTONE與3D打印

在3D打印領域,色彩的潛力巨大。PANTONE所開發的色彩驗證流程是3D打印機原始設備制造商克服標準化挑戰的一種方式。

 

 

PANTONE驗證流程中可以評估設備模擬PANTONE色卡各種顏色的能力。這些測試證實了與Pantone匹配系統(PMS)同時使用的軟件和設備的局限性。有時候色彩無法實現,原因在於它們超出色彩範圍。而Stratasys則擁有哈維球圖類似的精度指標。滿盈代表著高品質,或精度在25%,50%或75%。這讓人對某一顏色與PANTONE原始材料的匹配度有了大致概念。

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“Pantone堅持不懈地致力於提供符合現代設計師工作方式的物理和數字設計解決方案。鑒於3D打印在設計,原型設計和生產工作流程方面的創新應用,Stratasys是一個天然的合作夥伴。總之,我們確保設計師和制造商能夠利用先進的3D打印技術創造出市場前所未見的最具活力和色彩正確的3D打印原型。”Pantone合夥人業務發展總監Iain Pike表示。

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3D列印複製文物

文章轉載自 施登騰先生的BLOG
 

此次分享博物館典藏數位化、3D列印、複製文物之應用、以及3D開源檔的介紹。

博物館的3D文物數位應用並不是新話題,Simthsonian Institute 史密森尼博物館早在2013年11月就曾與3D System(3D列印機製造商)跟Autodesk(3D應用軟體製造商)合作推出「 Simthsonian X 3D」計畫,當時將20件精選館藏描成3D檔,現在已經有64件,而且也透過「 Simthsonian X 3D」平台分享這些文物3D檔的瀏覽與下載功能,並提供該文物知識的文字、圖像、影音等類的擴增資訊檔,但更重要的是,可以全方位並近距離查看文物的自由度。

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此作為史密森尼弗瑞爾美術館館藏之商代青銅象鈕捲尾龍紋象形尊的3D檔,透過瀏覽器也可並列視窗觀賞此器各部位各種角度的細節。截圖自:https://legacy.3d.si.edu/explorer?modelid=1204
 

以前就曾關注這個預覽平台分享的3D檔資源,而四年後仍舊是Beta版,也僅有1/4的選列3D文物都有完整資料。但作為數位典藏文物的3D檔看圖功能來說,此款由Autodesk所設計支援的看圖軟體(Viewer)確實已提供相當流暢的操作感。

「 Simthsonian X 3D」平台也期待此計畫能發揮其教育功能,所以在搜集其相關說明,並實際使用其功能後,就針對有比較完整內容與功能的特選3D文物~Abraham Lincoln Mills Life Mask (林肯總統面部翻模)整理其重點如下:

林肯總統總生前共做過兩個面部取模的成品,一件是完成1860年以前,另一次則完成於1865年2月11日(林肯總統56歲生日前一天,他也是於當年4月14日遭到暗殺的)。史密森尼博物館都有典藏這兩件取模翻鑄的成品,現在要介紹的就是該館在1917年翻鑄自1865年之取模原件的3D掃描檔,也是所搭配之擴增數位資訊內容與功能都相較完整的一件「 Simthsonian X 3D」平台精選文物。

此檔案為公開資源檔(Open Source),可下載列印。並且提供高精度多面數(High Polygon)的3D .obj檔供觀看各角度細節,也有專供列印的稍低面數(Low Polygon,3D Print Ready).stl檔案。幾位計畫人員與專家也在教育宣傳影片中特別強調透過3D列印去創造「Teachable Object 」、「Accessible Collection」、「Printable 3D Data」、「Touchable Figure」、「3D Printing Aspect」等教育功能,看圖軟體也能成為激發師生創造力的「Authoring Tool」、「Revolutionized Way」。

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只要點選文物圖片右上方的圖示,就可以進入下載視窗選擇高面數精模檔,或者是稍低面數的3D列印檔。截圖自:https://3d.si.edu/browser


此3D典藏資源不僅可以列印、瀏覽,也有電子書可供教學使用,書名就叫做「The Mind behind the Mask~ 3D Technology and the Portrayal of Abraham Lincoln」。不過目前只有美國當地可下載的iBooks版本。所以沒有辦法了解其內容在此與大家分享,但畢竟是透過iBooks Author編輯,且有多媒體功能的136頁電子書,應有不錯的內容與閱讀效果。

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此為「The Mind Behind the Mask」一書的下載頁面。截圖自:https://itunes.apple.com/us/book/the-mind-behind-the-mask/id990621040?mt=13

在看圖軟體中的「導覽(Tour)」功能,共針對「Abraham Lincoln Mills Life Mask」這件3D文物提供多項深度學習內容,包括:「Introduction(介紹)」、「Process(處理過程)」、「A Window into Lincoln’s Thoughts (深入認識林肯)」、「Devotion to the Cause(對使命的無盡奉獻)」、「Photography, Sculpture, Painting(相關照片、雕像、肖像畫)」、「The Artist, Clark Mills(創作者 Clark Mills)」、「Provenance(文物出處)」、「End of the Civil War/Reconstruction(內戰結束與重建)」、「A Conflict Immortalized(不朽的衝突)」、「Abraham Lincoln’s Legacy (林肯的貢獻)」、「Learn More (更多)」 等12個主題,透過文字從此翻模頭像談到林肯與美國內戰。以個人在電腦視窗上同時拖曳、翻轉、推拉預覽3D文物各部細節,並且選擇閱讀深度資料的經驗來說,算是功能性很強的設計,相當推薦。

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此主題談到從兩個頭像看到林肯如何憂心於內戰,以及此事對他身體與心理的重大影響。截圖自:https://3d.si.edu/model/fullscreen/p2b-1504357158170-1504808211714-0

 

 

既然3D預覽是關鍵功能,由3D專業軟體廠商Autodesk所支援設計的看圖軟體也不含糊,透過網路連線預載,可以很順暢地觀看3D物件,宛如上手觀察一般。

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Autodesk所支援的瀏覽器也提供剖面功能,其他還包括材質、光源等調整功能。截圖自:https://3d.si.edu/model/fullscreen/p2b-1504357158170-1504808211714-0

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Autodesk所支援的瀏覽器操作相當直覺,很容易上手。截圖自:https://3d.si.edu/model/fullscreen/p2b-1504357158170-1504808211714-0

 

從相關報導確實可猜想到這些資源在課堂上運用的教學效果,此數位典藏資源透過「3D Data」、「Viewer」、「Research Material」、「eBook」、「3D Printing Object」等強化,讓「Abraham Lincoln Mills Life Mask」這件林肯總統文物能延伸博物館功能到課堂上,再透過實際教學活動創造更多可能性,甚至回饋到博物館,像是在該網站上「教育(Educator)」欄目的訪談影片中(觀看請點此),就有個標題叫做「Learn From The Learners」,談的就是希望透過這些科技與資源提供共創環境,也期待從師生的實際操作上得到回饋。

但這個3D數位典藏資料加值應用的工程畢竟龐大,所以許多品項的介紹均付之闕如。像是下面這件江西省景德鎮所燒製的清代康熙朝「人物山水紋平肩直頸侈口青花尊」就沒有器名與相關資料,所以視窗右側都是空白區。這是款外國稱之為「Rouleau Vase」,而藏家俗稱為「棒槌瓶」的青花器,而且是在許多拍賣會中常見的康熙朝民窯瓷器品項,其明顯的特徵在直挺粗圓的器頸處裝飾一圈如意紋,且器體豐實碩大可供大面積圖繪裝飾,且以山水畫圖紋為多。

因為順治並無官窯,加以在經歷元明兩代發展後,景德鎮的官窯與民窯瓷業技術均相當發達,雖然青花並非主要產品,但在浙江青料改進提煉方法後,不僅發色鮮艷,分水技法也廣泛應用,青花釉色可分為多個層次,可展現中國山水墨韻渲染效果,即使民窯青花器也相當精緻,就收藏角度來說,部分精品水準甚至不遜於官窯器。

而就清代早期的青花器鑑定重點來說,除了仔細從器身去查看釉色分佈、透明釉、胎質、紋飾等等施繪與燒製細節外,器底也是鑑定重點。特別是這件康熙朝「人物山水紋青花尊」器體滿釉,僅在圈足底刮釉燒製,特別是在圈足無釉露胎處可以看到坯胎顏色與修足細節,確實具有該時期大型瓷器的「二層台」雙圈且寬厚的器足特徵。

以前,除非實品上手品玩,否則無論是透過博物館展覽或圖錄,上述那些鑑定觀察重點也只能從文字描述中去體會。但是如今透過3D檔與看圖軟體,不僅能依據鑑定重點去仔細檢視,也能如實品在手般自由查看,這些確實是3D數位化的優勢。

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選此山水文青花尊的資料選項按鈕後,並不會出現文物說明與基本資料。截圖自:https://legacy.3d.si.edu/explorer?modelid=2155

當然,從博物館數位科技應用的角度來說,3D數位典藏工程的目的畢竟就如Günter Waibel(時任史密森尼博物館數位計畫辦公室主任 Digitization Program Office)在「Smithsonian Brings Historic Artifacts to Life Through 3D Printing」訪談中所說的,在於:「Education 教育」、「Research 研究」、「Conservation 保存」。Waibel同時也提到,雖然無法取代原件,但3D檔及其複製文物(Artifact Replica)能夠讓無法到館的愛好者仍能體驗文物欣賞之趣。這也是博物館與文化資產相關單位與機構努力推動數位典藏所期待的分享與應用方式。

而除了史密森尼博物館在2013年首創3D數位檔的線上分享與提供下載服務之外,在此推薦以下兩個類似功能的平台:

Sketchfab的「Sketchfab for Culture Heritage」

MyMiniFactory的「Scan the World」

先介紹目前相當普及的3D資源線上分享平台~Sketchfab所推出的「Sketchfab for Culture Heritage平台」,此平台提供博物館、大學、與文化機構於線上分享文化資產數位資源,目前共有英國大英博物館、美國大都會博物館、紐西蘭奧克蘭博物館、波蘭華沙博物館等等各國文化機構參與,而且根據2017年8月的報導,已有7,500的檔案可供下載列印與線上預覽。

在這些參與機構的中,當然是以大英博物館所提供的243件3D檔最受歡迎。就以埃及法老王頭像「Granite head of Amenemhat III」,以及刻有古埃及法老托勒密五世詔書,且製於西元前197年的羅塞塔石碑「Rosetta Stone」為例(參考維基百科資料)為例,無論是從Sketchfab瀏覽器所提供的劇場模式、全螢幕模式、甚至是虛擬實境模式觀賞,解析度都足夠去觀察細節。

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接下來,介紹MyMiniFactory網站所提供的「Scan the World」平台,如果就3D列印的品質需求來說,這也是比較推薦使用的開放資源平台。這個平台是以分享雕像類藝術品的3D列印.stl檔為主,目前共有大英博物館、大都會博物館、V&A博物館、羅浮宮、舊金山亞洲藝術博物館等34個博物館與美術館的典藏品。但也因為是以3D列印為主要的分享目標,所以部分3D檔的預覽也僅是展現3D列印成品樣貌,與博物館與美術館原件的差距頗大,並不具有文物或藝術品觀賞基本標準。

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此為埃及博物館藏品的3D列印檔,原件是西元前14世紀的埃及女王像,因為是由較精細的圖檔製作的3D列印檔,所以也有合宜的預覽品質。截圖自:https://www.myminifactory.com/object/3d-print-bust-of-nefertiti-at-the-egyptian-museum-berlin-2951

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此為倣自羅丹博物館的3D列印檔,採低面數製作,其實不具有原件的線上瀏覽參考效果。截圖自:https://www.myminifactory.com/object/3d-print-the-thinker-at-the-muse-rodin-france-2127


最後,透過Liz Neely與Miriam Langer(2013)發表的論文:Please Feel the Museum: The Emergence of 3D Printing and Scanning中的概念作為此篇的小結。

這篇論文是在Museums and the Web 2013~The annual conference of Museums and the Web中發表的,也是在2012~2013年當時3D列印被視為重大革命技術的火熱期,就像這篇論文也提到2012年Wired雜誌九月號就以 “This Machine will Change the World.”為標題介紹過3D列印技術。

論文中有引述Robin Sloan所提的「Flip-Flop正反器」概念,他將「Flip-Flop正反器」釋義為「將藝術品或工藝品從物質世界推向數位世界,並再次,甚至多次回推往返的過程 」。並且舉例如下:

Carve a statue out of stone. (石頭雕塑)PHYSICAL(物理)

Digitize your statue with a 3D scanner. (3D掃描石像)DIGITAL(數位)

Make some edits. Shrink it down. Add wings.(數位塑像再創作) STILL DIGITAL(數位)

Print the edited sculpture in plastic with a 3D printer. (以3D 列印機印出再創作塑像檔)PHYSICAL AGAIN(物理)

而且Robin Sloan還特別強調第3步驟的重要性,他認為就是因為「再創作」的步驟,才讓「物理」與「數位」間的來回轉化得以擺脫「原作擬真」。我個人也認為這是針對數位化進行「加值應用」的關鍵步驟與觀念,足以作為3D列印機教學、研發、創作的重要原則。

文章轉載自 施登騰先生的BLOG

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晶格陶瓷的設計演進與3D列印應用案例

文章轉載自 3D科學谷

開孔晶格結構以不同的形式存在於自然界中。如今,聚合物、金屬和陶瓷多孔材料已在工業化生產中發揮作用。這些結構在高溫下具有出色的性能,在惡劣環境下(酸性,鹼性或氧化性)表現出穩定性以及出色的熱機械性能(抗熱震性)。由於其多孔性質,它們具有更高表面積和滲透性的流體相,因此適合應用在催化、太陽能收集、儲熱、熱交換,輻射燃燒器等領域。

傳統的陶瓷晶格結構製造方式包括: 不均勻孔隙成型,直接發泡和複製聚合物泡沫。而增材製造-3D列印技術成為陶瓷泡沫材料的新型製造工藝。通過將CAD、模擬和增材製造結合起來,可以滿足不同工業領域的最終用戶需求。

在論文“Cellular ceramic architectures produced by hybrid additive manufacturing: a review on the evolution of their design” 中,科研人員對面向增材製造的晶格陶瓷結構的設計工具與設計方式進行了評述,提出了一些創新工具,並展示了通過這些設計方式所實現的陶瓷晶格結構的工業應用案例。

本期,3D科學穀首先分享上篇-陶瓷晶格結構的設計部分,下篇將分享3D列印陶瓷晶格結構在燃燒器、熱交換器、太陽能接收器等工業領域中的應用案例。

蜂窩陶瓷設計的演變

隨機泡沫設計
 

隨機泡沫的特徵在於隨機和非週期性的結構,它們表現出分散的特性,很難確定其行為。

3D
數位工具Matlab ,可用于生成由支杆元素組成的隨機泡沫。該腳本使用通過一種方法獲得的節點和邊的列表,該方法包括對真實泡沫的X射線電腦斷層掃描(XCT)掃描(圖1a))和生成的輸出檔的骨架化。

 

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1a)通過X射線電腦斷層掃描重建的泡沫陶瓷;(b)通過演算法生成的隨機泡沫。

 

資料集還包含節點之間的連接(邊緣),將樣本的大小設置為輸入,該演算法將隨機裁剪骨架化的泡沫。結果是節點和邊緣的陣列可以被縮放以便達到孔的特定尺寸。隨後將陣列轉換為STEP檔,該檔包含一組球體(在每個節點中居中)和圓柱體(以邊緣為主軸)。可以通過調整球體和圓柱體的直徑來定義泡沫孔隙率。這樣的STEP檔可以導入到商業CAD軟體中,進行數值類比或泡沫增材製造。

 雖然泡沫被廣泛用於工程應用中,但它們仍具有設計局限性,例如無法融合到容器中,具有降低部件性能的局部缺陷,而且無法被複製。圖1顯示了(a)通過X-CT重建的陶瓷泡沫與(b)通過演算法生成的隨機泡沫之間的區別。

 

結構化晶格設計

具有週期性邊界的單位晶胞可以填充形成晶格結構的空間,通過沿三個方向複製單位晶胞,生成晶格結構。

Matlab

Matlab中包含幾個單位晶胞庫,分別是:立方體,旋轉立方體,六角形,八角形桁架,四正十二面體和Weaire-Phelan多面體。選定的晶格在空間中複製,形成包含節點和連接位置的資料集。然後可以將晶格(通常以平行六面體的形式)裁剪為所需的形狀。

 

 

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2 週期結構由以下結構組成:(a)邊界處有開放式支撐杆的Weaire-Phelan多面體,(bWeaire-Phelan;(c)四正十二面體;(d)邊界處具有封閉式支撐杆的旋轉立方晶格。 在圖中,胞元用黃色球形填充,以 便更好地查看結構。

 

這種方法和先前方法的缺點是在邊界處存在未連接的撐杆(圖2a)。在許多應用中,這是製造、處理和操作元件時的大問題。為避免這種情況,將支柱與第二個工具連接。通過找到包含這些點的凸殼,可以識別出邊界(在自由支杆的邊緣)上屬於修剪的單胞的每組點,並將它們彼此連接。圖2b-d)描繪了通過這種方法生成的三個晶格結構。

 

Grasshopper

Grasshopper是一種視覺化的程式設計語言環境,主要用於構建創成式演算法,但其高級用途包括用於結構工程的參數化建模,建築和製造的參數化建模,生態友好型建築的照明性能分析和建築能耗。如表1所示, 該演算法包含多個由線組成的幾個單位晶胞庫,此外還可以管理其他類型的晶胞。

 

 

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1 晶格結構的晶胞類型

 

在設計時,選擇所需的晶格並在該空間中複製,直到填充所需尺寸和形狀的體積。 然後將線陣列轉換為使用Cocoon附加元件,創建的3D三角形網格,輸出可以立即處理以進行3D列印的STL檔。 與前一種演算法相比,該演算法具有多個優點:生成時間短,允許即時視覺化最終結構並進行即時屬性計算表面積、體積、孔隙率等。

 

非結構化晶格設計

在許多情況下,為了設計具有異質性(如可變單元大小和方向)的晶格,最好是將單位晶胞的結構安排為無序。傳統上,六面體和四面體網格元素已用於在電腦類比中離散化數值域。從非結構化網格中提取邊緣,可以產生簡單立方或四面體形式的等效非結構化網格。擴展這種方法,可以從非結構化六面體網格中提取節點和單元連接,並將所需的週期性單位像元映射到每個網格單元中。這種方法可以使用具有立方對稱性的任何晶胞。圖3顯示了具有立方對稱性的晶胞的一些示例。

 

 

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3 具有立方對稱性的晶胞:立方、體心立方,八角形桁架與四十二面體。

 

Matlab遵循了這個想法,以接收網格檔作為輸入,並生成具有特定單位晶胞的非結構化晶格結構作為輸出。 可以使用零件的六面體網格,將比例化的晶胞映射到其上。 每個支柱的直徑都可以單獨調節,即使是單個零件,也可以使用不同的晶胞,從而能夠生成具有可變單位晶胞和可變支柱直徑的非結構化晶格。

 

 

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4 從左至右:徑向增長率為1.5的六面體網格,用作代碼的輸入,使用八位桁架單胞生成的CAD模型,使用四十二面體單胞生成的CAD模型。

 

4 展示了一個帶有六面體單元的環形網格的簡單示例,該網格輸入到開發的設計工具中。合成八角形桁架和結構,並將結果轉換成STEP檔,該檔包含代替每個結點的球體和表示晶格支柱的圓柱體。 輸出的STEP檔可用於電腦模擬,也可以轉換為STL格式進行3D列印。

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5 翼型形式的3D非結構化晶格,晶胞大小可變。

 

5 為具有可變支杆直徑的複雜形式晶格的創建示例。 在Matlab中生成的立方,四面十二面體和八位元桁架的晶格結構如圖5a-c)所示。 這些結構是通過Grasshopper外掛程式導入到Rhinoceros中的。 可變粗細直徑的最終幾何形狀是使用Cocoon附加元件創建的三角形網格。


基於Voronoi的設計

Voronoi結構是通過根據與一組特定點的距離將空間劃分為多個區域而獲得的。Voronoi鑲嵌被廣泛用於描述細胞結構的形態。帶有Grasshopper外掛程式的Rhinoceros用於實現Voronoi鑲嵌。

 

 

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6 晶胞大小可變的Voronoi結構(aVoronoi 晶胞邊緣(b)沿Y軸的孔徑分佈。

 

6表示沿一個或多個方向實現晶胞大小梯度。在相同的體積中可以生成具有不同孔隙率和孔徑的Voronoi結構。研究人員模仿自然界中發生在不同晶體的晶界上的情況(其中,如圖7多餘的原子被隨機放置在兩者之間),生成一個加入不同週期性結構的程式。

 

 

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7 原子在兩個方向不同的格子(紅色和藍色)之間的晶界處隨機排列(綠色)示意圖。

 

8 a)從不同輸入種子點生成Voronoi2D圖(b)由隨機Voronoi 組成的多晶格結構2D圖。

Voronoi 演算法可以生成週期性結構。圖8a)顯示了使用不同輸入種子創建的不同晶格。Voronoi鑲嵌的靈活性可以用來獲得複雜形狀的規則晶格,或者甚至可以“連接”不同的結構。圖8b)顯示了採用該方法生成的多晶格的2D表示。晶格包含附著在四邊形,六邊形和旋轉四邊形格子上的隨機Voronoi

 

 

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9 基於Voronoi 結構的不同視圖,該結構是六面體,立方,旋轉的立方體和附著在六面體晶格上的隨機單元(以紅色顯示)的組合。

 

將這種方法擴展到3D Voronoi圖,可以獲得立方,旋轉立方,六邊形和四正十二面體晶格結構。圖9顯示了一個3D的多晶格,它由旋轉的立方體,立方體,六邊形和隨機Voronoi單元的組合組成,它們附著在六邊形的晶格上。根據所需的結構,在該空間中適當填充種子點。Voronoi演算法可以立即創建結構,然後將創建的Voronoi結構分解,以獲得結構線和表面(在晶格的情況下)。然後使用這些節點,邊緣和表面來獲得CAD模型。

 –下篇預告–

 3D列印陶瓷晶格結構在燃燒器、熱交換器、太陽能接收器等工業領域中的應用案例。

 

 

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11 通過3D列印製造的陶瓷多孔燃燒器

 

更多有關陶瓷增材製造技術與應用發展情況的分析,敬請關注將於5月初發佈的《3D列印與陶瓷白皮書1.0

文章轉載自 3D科學谷

 

 

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3D列印人體解剖結構的複雜性

文章轉載自:https://3dprint.com/266603/d-the-full-color-voxel-woman-3d-printing-the-complexity-of-human-anatomy/?utm_source=dlvr.it&utm_medium=linkedin

 

使用尖端技術創建解剖學3D模型可以永遠改變解剖學和醫學的顯示方式。在新西蘭惠靈頓維多利亞大學(維多利亞州),學生們正在迅速學習賦予生命以新生命的新方法。將數據從2D世界轉移到有形,高度詳細和精確的3D列印解剖模型可能會極大地改變臨床領域。從醫學教育到臨床實踐的所有方面都進行了改造。

維多利亞· 設計創新學院的研究生安娜·莫里斯(Ana Morris)致力於將她的創意設計栩栩如生,設法使用“可見女性”數據集和一個3D列印全色,解剖學上準確且高保真度的體素人體。基於位元圖的增材製造工作流程。

這是莫里斯碩士論文的一部分,這項工作的結果在視覺上令人震驚,而且在這種新型解剖模型中復制的女人幾乎是顯而易見的。它是使用由國家醫學圖書館的可見人類計劃(VHP)的研究人員生產的女性屍體的連續切片冷凍切片圖像創建的。

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使用Stratasys J750 3D列印機,莫里斯能夠以一種全新的方式複制因病致肥胖而死於心髒病的婦女的身體。維多利亞州設計創新學院自2004年以來一直與Stratasys列印機合作,這款J750機器用於創建具有標准或複雜病理學的逼真的解剖模型,以進行設備測試,外科手術訓練和針對特定患者的模擬,從而提供色彩,靈活性和透明性在14微米的液滴中。

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與設計創新學院的講師Bernard Guy和Ross Stevens一起,Morris被授予免費使用複雜Stratasys機器的權利。正如蓋伊在3DPrint.com的一次採訪中所描述的,就像所有同學一樣,她被鼓勵“邊緣學習”和“發揮她的創造性思維” 。

“這件作品是Ana [Morris]更大項目的組成部分,該項目處理醫生一直使用的數據,例如MRI和CT掃描。它提供了一個示例,說明維多利亞州的工業設計師如何獲取數據並將其轉換為物理對象,以及如何推進科學思維,從而成為可以改變研究的催化劑。”

“我們的優勢是始終與麻醉師和外科醫生交談,他們最近建議,將這種體素人體模型作為患者視覺輔助的絕妙範例,向他們展示體內的內容以及在手術過程中會發生什麼,而又不會太嚇人或太科學。”

VHP的完整數據集現已公開可用,這使Morris有機會以新的方式按體積重建數據集。VHP 最初是在1990年代由科羅拉多大學健康科學中心進行的,目的是獲得連續切片的人體屍體圖像以進行醫學研究,後來,VHP成為了人體解剖學研究的共同參考點。 

使用傳統的基於網格的工作流程進行解剖醫學建模可能很耗時。由於多個後處理步驟,數據丟失和分割偽影可能會導致解剖學上不准確的3D列印。莫里斯指出,在使用當前的分割工作流程時,每個網格(STL文件)僅限於一種顏色和密度。但是,她的研究利用了高解析度的多材料3D列印機,該列印機可以控制每個材料滴(也稱為“ 體素”)。

蓋伊和史蒂文斯認為,“使用體素進行3D列印有點像看著陽光下的微小塵埃;我們正在處理的細節就是微小的小顆粒。現在我們的大問題是,人們希望在具有如此詳細級別的物理對像中看到什麼?我們不想繼續列印更多多餘的產品”。

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莫里斯在3DPrint.com上建議:“有很多虛擬重建物,但我認為以前沒有像這樣列印過人體解剖圖。” “此外,這樣的模型凸顯了接下來可能發生的事情,並有望激發出可以做什麼的想法。例如,該模型可以用作視覺溝通工具,用於醫生和患者之間的環境中,消除所有臨床術語,幫助患者對人體有更全面的瞭解。”

莫里斯(Morris)的工作流程可以繞開傳統分段工作流程的轉換步驟,從而可以保留屍體解剖的真實色彩。此外,由於使用基於位圖的3D列印方法節省了時間 ,因此與傳統的醫學建模工作流程相比,Morris的工作流程具有節省資金的潛力。根據Morris的說法,這種高度精確的模型是用帶有14微米解析度的漸變色(包括細節)製作而成的,根據Morris的說法,使用STL檔案格式無法實現。

四步過程從數據採集開始。在這種情況下,將“可見女性”數據集進行體積重建以創建虛擬模型。從這裡開始,數據將按比例縮小並以列印機的本機列印機z  解析度進行切片。最後將其進行 3D列印並進行後處理。

在這項研究中顯示的3D列印的可見女性中可以看到的細節是前所未有的。總共處理了5102張圖像並發送到Stratasys J750上進行列印,以完成Visible Female 3D列印,從而形成24張單獨的3D列印,彼此堆疊,形成完整的3D列印的Visible Female。 

莫里斯聲稱所有列印部分的切片厚度都不同,因為他們想證明基於位圖的列印可以產生薄片和厚塊。出於演示目的,厚塊用於顯示更詳細的解剖區域,例如手和胸部區域,而較薄的切片用於顯示整個區域(例如大腿)的細節。

3D列印

Guy回憶說,與以前在3D列印的解剖模型中看到的任何東西不同,該項目以極其細緻的方式展示了一個人的身體。“通過3D列印,我們可以看到許多定型的人體形態;在這裡,我們目睹了一個長大,過著生活,過世的人,所以它是一個非常真實的屍體,幾乎就像是合成屍體或人造木乃伊。它顯示出非常真實的形狀和形式,這是我們要關注的研究的一部分。” 

莫里斯(Morris)描述說,使用Stratasys J750 3D列印機將圖像順序沉積在彼此之上時,它可以構建有形的3D模型。受麻省理工學院  (MIT)研究啟發,基於位圖的3D列印工作流程允許通過融合不同的材料滴以14微米的解析度設計不同的材料組合。圍繞基於位圖的3D列印所記錄的優勢已經確認,其優勢在於其準確性,無限的製造可能性以及在微觀尺度上生產複雜的材料組合。

蓋伊說:“維多利亞州的學生旨在使用合成材料模仿解剖結構。” 這是他們用醫學數據製作和塑造體素能力的一部分。設計創新學院的許多教授和學生所面臨的挑戰是,要顯示出更高水準的細節,漸變,密度,顏色和異構材料組合,以滿足醫學領域不斷增長的需求。

Guy說:“我們當時醫療保健專業人員不確定可以實現什麼,但是他們也不知道要問什麼問題,而我們的工作就是向他們展示我們可以做什麼。”

對於Morris而言,該項目的目的是探索基於位元圖的3D列印技術以及Stratasys J750 3D列印機的功能。

她說:“在此之後,我們可以擴展到密度和生物力學,這是更複雜的領域。”

根據莫里斯的說法,“對每個14微米的材料滴進行控制意味著可以對材料進行工程設計,以生成具有不同顏色和密度的模型”,更有趣的是,這種“製造工作流程如何用於各種不同的醫療應用需要生物成像數據集來創建有形的解剖模型。” 

在科學,創造力和藝術之間找到平衡是莫里斯的強項之一,也是促使她開展這項工作的原因,她形容這種方式“通過設計使人的解剖學和臨床詞彙信息人性化和民主化”。確實,她基於位圖的增材製造模型以前所未有的方式幫助展示了“可見女性”。 

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去年在墨爾本舉行的3D醫學技術會議上介紹了這項研究後,Morris和Guy希望未來的研究將涉及研究醫學數據集以列印軟硬模型。他們希望使用複雜的新型Stratasys 750數字解剖列印機(DAP)處理3D顏色和運動的複雜性,以顯示人體的動態。

“當今的解剖學模型在時間上是一個很奇怪的快照,因此我希望這些模型能夠模擬人體運動的複雜性,例如呼吸中的組織運動。渴望通過模仿人體不同部位在運動時的反應來盡可能接近人體解剖學,這與錯誤地模仿現實的靜態人體解剖學模型相反。” “現在藉助Ana的方法,我們可以前進,知道如果我們真的很敏銳,我們就能有所作為。”

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文章轉載自:https://3dprint.com/266603/d-the-full-color-voxel-woman-3d-printing-the-complexity-of-human-anatomy/?utm_source=dlvr.it&utm_medium=linkedin

 

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使用Avizo了解19 世紀繪畫技巧

畫架繪畫中底子層孔隙度的表徵:這是瞭解其在19世紀和20世紀初繪畫的吸水性、反應性和材料傳送方面的作用的第一步。瑞士藝術研究所(SIK-ISEA)正在研究19世紀末期20世紀初期瑞士畫家的工作室實踐、他們用於繪畫的材料以及畫作隨著時間流逝的退化過程。

除了其他問題,這項研究還觀察繪畫的底子;底子是粘合劑、填料和顏料的混合物,塗在合適的支架上,屬於繪畫前的準備工作。這項研究特別關注了底子的孔隙度、吸收特性、整體外觀和繪畫穩定性之間的可能聯繫。

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Max Leu 的肖像(細節),由Cuno Amiet 1899 年在畫布上繪製,尺寸50.5 x 60 cm,收藏於索洛圖恩藝術博物館。畫家在臉部區域獲得了無光澤的表面。


在自17 世紀後期撰寫的技術資料中可以找到用於製備精益和相對吸性底子的許多不同配方。大多數藝術家喜歡它們有很多原因:它們吸收塗料的部分粘合劑,從而縮短其乾燥過程並使底子和塗料之間的粘附良好。從19 世紀末起,由於吸性底子能夠呈現明亮的色彩和無光澤的圖片表面,它得到了不再從事學術風格畫作的畫家們的大力稱讚。

在試圖表徵孔隙度或底子結合水分的能力的過程中,這項研究著眼於緊迫的保存問題:在繪畫合成中存在吸收層對繪畫的穩定性具有重要影響。人們已經認識到在復雜塗料體系中水加速反應性和水分梯度輔助材料移動性的問題,但從未進行過相關研究。吸性底子層的結構表徵是研究各層之間的材料移動性的第一步。

SIK-ISEA 的藝術技術部門與PSI Villigen TOMCAT 光束線的最近研究表明,X 射線斷層掃描是研究完整底子樣品內部結構的特別有效的方法。目前的研究面臨雙重挑戰:(i) 在微米尺度上精確地估計孔隙和毛孔的分佈以及孔隙度網絡的連通性,以及(ii) 可視化水分通過底子的浸透和輸送過程。

目前正在使用 Avizo 軟件研究三維斷層掃描數據集,該軟件通過提供適當的過濾演算法和高級分割工具,實現數據集的可視化和定量分析。

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射線斷層掃描重構了在Max Leu 肖像邊緣採樣的底漆的圖像。Avizo 軟件的分割和過濾工具允許可視化和量化孔隙度網絡,並在此突出顯示底子中存在大空隙



●關於SIK-ISEA

瑞士藝術研究所(SIK- ISEA) 成立於1951 年,已成為藝術史和藝術技術領域享有國際聲譽的中心。其核心活動是研究、記錄和傳播有關美術、藝術領域和藝術技術的知識和信息。重點研究在瑞士創造的藝術。其研究促進計劃於2008 年啟動,已將SIK-ISEA 建立為一個具有國際視野的高級研究所,並在此過程中為加強瑞士作為研究基地的作用做出了重大貢獻。該研究所是一個非營利性研究機構,以公私合營的形式運營。

關於Amira Avizo 三維軟件

Amira Avizo 都是高性能三維軟件,用於可視化、分析和理解來自各種來源和形態的科學和工業數據。

 

 

PolyJet技術最新力作→Stratasys J55讓設計成為現實

3D列印


全彩3D列印紀錄波科諾山花之美

文章轉載自美國賓州東斯特勞茲堡大學校園報導https://quantum.esu.edu/insider/art-design-professor-displays-full-color-3d-printed-pocono-mountains-flowers/

全彩3D列印 設計與藝術物品

↑圖片說明:Darlene Farris-LaBar使用全彩3D列印來記錄Pocono山中的重要花朵,例如乳草(上圖)和夜影。

 

美國賓州東斯特勞茲堡大學 藝術與設計系所教授Darlene Farris-LaBar一直以來都熱愛創造和製作物品。

 

還是一名小女孩時,放學後的她不拆表只是為了看看是否可以放回去,她還修補媽媽的縫紉機。

 

數十年過去,Farris-LaBar學識增加且她在3D列印世界中聲名大噪。

 

賓夕法尼亞州東斯特勞茲堡大學藝術與科學學院的藝術與設計教授最近獲得了賓夕法尼亞州藝術委員會的資助,使她能夠利用她在全彩3D列印方面的專業知識來記錄重要的Pocono花卉。

 

通過在學校的J750列印機(G3D列印實驗室中最新的列印機)上創建的作品,她希望能夠提高對該地區自然環境的環保意識。

 

她說:“我學到了很多關於使用列印機以及鮮花的知識。” “我對自然界中這些美麗的色彩和形式有更廣泛的尊重。我已經能夠將製造者和設計師帶入我的心中,並將其與保護我們星球的熱情相結合,這對我們的生存至關重要。”

 

Farris-LaBar在接下來的幾個月中將有機會在幾場展覽中展示她的獨特作品。她的作品將在61 日前在Stroudsmoor Country InnAuradell畫廊中展出。 48日(星期日)下午3點至5:30將有藝術家招待會。

 

Farris-LaBar說:“斯特勞德穆爾鄉村旅館是世界各地的人們參觀的地方。” “在Poconos中,我一直在非常努力地教育人們有關存在的本地花的知識。讓來這裡的人們知道我們周圍所有的脆弱美麗是很好的。”

 

331日至54日,Farris-LaBar將在Millersville表演藝術中心的Eckert畫廊的名為“夢想的星球”的展覽中展出60朵鮮花。

 

Farris-LaBar最近被在線雜誌“ All About 3D Printing”評選為女性3D列印機前30名,該公司還將在本地和國際上進行其他展覽。

 

411日至511日,在斯特勞斯堡信用社,該地區的人們可以再次欣賞她的美麗作品。她的作品將在金屬上印刷宏觀攝影。在瑞士遠足時,Farris-LaBar攜帶一個微距鏡頭,該微距鏡頭安裝在她的iPhone上,使她可以起身非常近,以拍攝花朵的照片。

 

她的3D花朵將於628日至73日在英國萊斯特舉行的國際環境交流會議上展出。

 

55日至7日,在杜克大學的“ Construct 3D 2017”上,Farris-LaBar將在全國性的數字化製造會議上進行演講,該會議的重點是高等教育,K-12和社區教育的3D列印。

 

Farris-LaBar的作品將在516日在希臘雅典開幕的名為“明天”的展覽中展出。在秋天(日期尚未確定),她的作品將在巴西的一個名為“周圍的星球”的展覽中展出。

 

她的知識和技術的所有進步都有助於使她的3D花看起來如此迷人。就在幾年前,她使用的設備無法進行彩色列印。她將以白色列印,然後繪製對象。現在,所有繪畫都通過新的軟件程式以數字方式完成。

 

她說:“我所做的一切都會帶回到教室,所以這對我來說是一種學習體驗,而不僅僅是一個藝術過程。” “任何新事物對我來說都是令人興奮的,希望對我的學生們來說。

 

“我覺得自己終於找到了一個真正給我表現的地方,那真的是我要的。作為教授或藝術家,我從事雕塑,3D列印和圖形設計的各個領域的工作,我認為所有技術都將其融合在一起。非常令人滿意。我一直希望自己的工作不僅僅具有鼓舞人心的目的。我希望人們學習或獲得一些可以幫助藝術界以外的東西的資訊。在這種情況下,它是–希望–拯救特殊的植物物種,並使人們更加意識到環境問題。我希望我能有所回報。”


STRATASYS與時裝設計師合作

Stratasys今天發表了與著名時裝設計師Ganit Goldstein和Julia Koerner的兩項合作的作品,他們一直在與他們合作優化其新穎的直接紡織PolyJet技術。

 

這些合作是研究項目Re-FREAM的一部分,該項目由歐盟資助,旨在將藝術家,設計師,工程師和科學家召集在一起,探討3D列印在時尚行業中的使用。

 

“從當今的時尚世界來看,我想介紹一種新的製造方式-從大規模生產轉向定制設計,” Goldstein說。“ 3D列印始終提供了以前所未有的方式實現個性化設計的潛力,但是要真正創建一種新的製造方式需要一種新型的紡織品。”

由Ganit Goldstein使用直接紡織多色3D列印技術生產的日式和服。圖片來自Stratasys。

 

時裝界的3D列印

 

3D列印在最近的時尚活動中,發揮愈來愈顯著的作用,也提供設計師更多的自由創作空間,如紐約市2019遇見晚會,晚會裡能看到著名的名人與模特兒穿著3D列印設計的衣服。

 

同時,新銳設計師像是 Iris Van Herpen,推出她的新的3D列印表面珠寶的作品“Cellchemy”在2019巴黎時裝週,啟發許多新銳設計師,包括林明靜和 Anesi之家創始人Stephania Stefanakou 。

 

儘管這些創新的3D列印技術,可以在織物服裝附加單獨的設計元素或整塊織物上,但由於織物的製作過程有其複雜性,其實很少直接在服裝上進行3D列印的技術。在2019年紐約時裝週(NYFW)期間,Stratasys與知名的時裝設計師ThreeASFOUR 和 Travis Fitch合作,展示了直接在織物上進行3D列印的功能。

 

該公司希望通過對PolyJet技術功能的演示,可以向世界展示3D列印技術和織物舒適度相結合時的時裝設計。

 

合作

 

Koerner在今天的虛擬ARS電子音樂節上展示了她的最新系列ARID,ARID以自然界的幾何形狀以及具有多色3D列印部件的紡織品的連通性和適應性而構建。該系列包括38個3D列印部件,這些部件可以組合成一件正式服裝,也可以佈置成許多不同的外觀。

 

使用Stratasys的PolyJet技術將數位設計直接3D列印到鮮豔的色彩上可持續的織物上。通過從佩戴者的3D掃描檔獲得的修改後的3D列印連接器,可以輕鬆調整個人尺寸。根據Stratasys的說法,這是首次以3D列印的連接器用於紡織品組裝,所有接縫均與3D列印的細木工連接。

 

去年2月,Koerner與比利時3D列印服務提供商Materialize合作製作了影片《黑豹》,在第91屆奧斯卡金像獎的奧斯卡頒獎典禮上扮演了自己的角色 。

朱莉婭•科納(Julia Koerner)的ARID系列2020圖片來自Stratasys。

 

Stratasys與Goldstein的合作專注於將工藝方法與直接紡織3D列印相結合,以生產日式服裝。受到亞洲工藝刺繡和紡織品繪畫的啟發,她的和服設計遵循日本的“ ikat”著色方法,該方法通過遵循一種基於和服的3D人體掃描的演算法得以實現,並在列印過程中轉換為列印表面。

 

這使紡織品首次以3D列印方式被用作服裝的骨架,從而使設計師能夠將獨特的設計推向市場,這是其他方法無法實現的。

 

Goldstein說:“這是時尚,不斷優化和發展以引入新的設計形式是非常重要的。” “在過去的一年中,我嘗試了多種不同的面料和技術,將3D列印納入紡織品。實現這一里程碑,將使我們脫離2D設計,打開可穿戴3D服裝的世界。”

由Ganit Goldstein使用直接紡織多色3D列印技術生產的日式和服,圖片來自Stratasys。

 

可能性和潛力

 

Stratasys和Koerner與Goldstein之間新的合作,呈現了直接紡織3D列印在時尚界真正改變遊戲規則的未來潛力。

 

Re-FREAM的目標是將端到端的設計工作流程完全數位化,從而實現在地化製造和大規模定制的可能性,而這已經被許多人視為時尚的未來。



3D列印成就科學藝術!

發明和創新向來被認為是創造性的過程,它將新的解決方案、技術或產品應用於新的場景,一些思想家和藝術家就經常挑戰現有的範式來揭示和質疑現狀。

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Brian McLeanLaika的快速原型負責人,就對製作動畫電影的方式提出了不同的看法,他提出要將古老的定格藝術形式和21世紀最先進的3D列印技術相融合。

當科學技術融入藝術生活

3D列印

來自美國俄勒岡州的Laika,作為業界最具創意和技術創新的定格動畫工作室之一,賦予“玩具”生命重現定格魔法。

從《鬼媽媽》(Coraline)《通靈男孩諾曼》(Para Norman)《盒子怪》(The Boxtrolls)《魔弦傳說》(Kubo)到《遺失的環節》(Missing Link),每一部作品都在挑戰極限,開創新的突破。該工作室利用3D列印技術改變了數百年的定格動畫藝術,與Stratasys頗有淵源。通過3D列印技術,Laika將想像力帶入生活——為其電影製作最逼真的3D列印木偶。

3D列印

Laika的團隊在動畫藝術方面擁有創新的思維與創造力,由於定格動畫一般都是由黏土偶,木偶或混合材料的角色來演出的,其最大短板就在於人物面部表情的刻畫,每個不同的表情都需要不同的人物模型,流程繁瑣複雜,非常耗費精力和金錢。

因此,他們想到了與3D列印的結合,曾多次與Stratasys合作,眾多電影中的角色使用了基於Stratasys J750Connex3PolyJet技術製作,這些3D列印技術為這些人物賦予了生命力。Brian McLean說。“通過利用3D印表機的力量,我們能夠創造情感和微妙的面部表演之前從未看到的定格動畫。正是這項技術,讓我們能夠講述真正複雜而持久的故事。”

賦予想像以形式,賦予人物以生命

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Laika3D列印技術的先進應用不僅打破了電影製作的新壁壘,而且擴大了3D列印的應用範圍,鼓勵人們在不同領域使用3D列印技術,而Stratasys則利用3D列印的力量將其創新的想法轉化為現實。

2009年的《鬼媽媽》中的定格動畫角色,設計了20,000個面部3D列印;到2016年的《久保與二弦琴》中,製作數量躍升至64,000個;而在2019年《遺失的環節》中3D列印技術同樣發揮了至關重要的作用。Stratasys作為影片中唯一使用的3D列印技術,通過J750列印了30多萬個零件,從人物面部表情到最小的設定件,賦予了人物豐富的色彩、紋理和面部表情。20194月,這部新動畫長片《遺失的環節》帶著3D列印技術走上大螢幕,在美國上映。

 3D列印
 

3D列印

Stratasys J750 3D印表機能以體素級別操縱列印材料的濃度、結構和顏色分佈,電影製作人可以創建新的數字材料來滿足之前無法實現的需求,比如顏色漸變、內部屬性和紋理映射等,從而使人物形象更加生動逼真,場景更具渲染力。

 3D列印

Brian McLean曾表示,“能夠擁有像Stratasys J750這樣的3D印表機,這種顏色和材質的全方位重複性和精確性,讓我們有了能夠實現這種逐鏡頭動畫的想法。同時也讓LaikaStratasys的關係得到了增強。這種信任的程度讓我們能夠繼續以積極的方式相互推動,我很高興能在下一部電影中建立這種關係”。

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