通过体素3D打印连接数字世界和物理世界以实现创意输出

惠灵顿维多利亚大学的硕士生约瑟夫·科丁顿（Joseph Coddington）开展了一个项目，着眼于如何将体素3D打印用于具有设计重点和创意输出的研究方法，而不是仅仅从技术角度考虑技术的新进步。

为了演示他的方法，科丁顿使用体素3D打印技术复制了艺术家克劳德·莫奈（Claude Monet）的Waterlillies收藏品中的一个面板，该作品集是画家在1914-26年间创作的一系列画作。Coddington选择Stratasys的J750 3D打印机来生产照片，首先使用Adobe的Photoshop软件对绘画进行数字复制。

克劳德·莫奈（Claude Monet）通过体素3D打印制作的Waterlillies的复制品。

体素3D打印

简而言之，体素打印使用户可以在模型的整个体积中为每个点（称为体素）定义颜色。体素是像素的3D版本，是3D对象的最小可区分元素。在体素打印过程中，将对像素进行全彩色3D打印并具有选定的材料硬度功能。

Coddington之前进行了另一个涉及体素3D打印的项目，该项目旨在将该技术确立为胶片捕捉的新手段，并提出.stl文件的替代方案。通过实验，科丁顿意识到，通过使用体素打印3D打印胶卷素材，他可以使胶卷存储过程全面发展。 

正如他当时所描述的，该项目旨在“展示体素印刷可以提供的新应用”，同时展示该技术的艺术品质。

在其他地方，麻省理工学院的 Mediater Matter Group的研究人员已经探索了体素3D打印，该公司申请了一种将点云数据转换为逐像素方法进行多材料3D打印的方法的专利。该小组与哈佛大学合作，展示了他们的方法，并制作了高度详细的解剖模型，旨在更好地了解患者的状况。

体素印刷莫奈

当新的3D打印技术出现时，科丁顿发现了一种研究趋势，即将重点更多地集中在开发的技术方面，并使许多创意元素黯然失色。他解释了将体素3D打印作为一种可以使用的技术的基本原理，“不仅可以在数字世界和物理世界之间，而且可以在视觉素养和基于工艺的数据之间建立联系。”

他继续说：“以设计为重点进行研究使我能够产生适用于新技术的独特性和功能的新思想，在这种情况下，我是绘画等3D打印图像，并使用绘画技术生成3D打印图像。”

为了执行他的项目，Coddington征集了Stratasys J750 3D打印机。在获奖的J750是在2016年开始推出有能力混搭的逼真的3D打印不需要后期处理全彩渐变。此后，J750进行了几次更新，包括在2019年进行医疗升级，并在去年年底将功能扩展到包括生物力学精确的骨科应用。

科丁顿选择对这幅莫奈的Waterlillies画作进行3D打印，因为有理由比通过2D平面更好地显示光线在图像中的移动方式。通过在他的3D打印图像中照亮光线，科丁顿可以显示莫奈在2D绘画中无法捕获的图像的深度。

他在项目解释中说：“池塘里的水往往漂浮着漂浮的物质碎片。” 当光透过水体时，这些碎片会出现在不同的深度。莫奈通过分层绘画来捕捉这种感觉。但是，他的图像仍然仅限于2D平面。体素打印可以使该2D平面暴露，并提供要散布在整个制作对象中的材料碎片。

“当背光照亮印刷品时，由于光线照亮并被材料碎片扭曲，因此我们获得的质量与穿过池塘的光线相似。”

Coddington使用基于计算机的编辑软件Adobe Photoshop对Monet的分层涂料方法进行了数字复制。他根据对莫奈作品的观察，构造了15层，每层都以数字即兴形式应用了颜色，然后将它们彼此层叠。然后，科丁顿使用J750进行3D打印数字图像。

他总结说：“这项研究突出了体素打印方法，并提供了一系列体素打印，可以物理地渲染原始数字图像，从而构造其材料输出，并具有在数字领域内工作的优势。” “因此，体素打印的设计可以展示原始图像的肉眼或视觉数据，并在不破坏其视觉特征的情况下，以物理方式呈现该对象，以提供裸手效果。”