3D-printen – systemen, mogelijkheden en managen?
PRODUCTIE INNOVATIE – 3D-geprinte objecten waren door materiaaltoepassing vaak kleurloos en misten detaillering. Vooral bij gezichten sprak dat niet aan. Daarin is veel veranderd; HQ-fullcolour resolutie is nu max 1270dpi of 0.022 millimeters. Een hybride route, eerst langs highend fullcolour 3D-printsystemen.
• Leestijd ca. 5 minuten
Herkenbaarheid 3D-gezichten met dito look&feel
Wat is dat met driedimensionale gezichtsafbeeldingen? Westerse heiligenbeelden kregen ooit fraai passende gelaatsuitdrukkingen. Dit om verering/aanbidding laagdrempeliger te maken. Moderne kunst beeldt dat op eigentijdse manieren uit. Vandaag-de-dag komt gezichtsherkenning steeds meer in focus. Consumentenwebshops en Shapeways benadrukken dat in hun bestelwebsites. Punt blijft dan hoe en waar het inscannen van personen met herkenbare gezichten dan gemanaged wordt. Kleurmanagement voor persoonsgebonden 3D-beelden is dan net zo cruciaal als herkenbare look&feel ervan. Printmedianieuws poogt ontwikkeling daarin te benoemen
3D-Powderbed fusion system
Tussen 1980 en 2005 volgden patenten en lanceringen van 3D-printsystemen elkaar razendsnel op. Dit voornamelijk op het gebied van stereolithografie-print. Pas met de lancering 2005 door Amerika’s ZCorp ‘Worlds the first HighDefenition color 3D-printer on the market’ (foto links) begon grafisch Nederland zich ermee te bemoeien. Zelfs een Kennemer drukkerij startte er maquette-leveringen mee. Rechts Charles Hull, de uitvinder van het principe en ontwikkelaar van het eerste ‘powder bed fusion system’. Nú wordt het door HP ‘MultiJet Fusion’ genoemd. ZCorp werd 2012 overgenomen door 3D Systems Corporation. Nu brengt 3D Systems het geüpgrade systeem op de markt onder ‘ProJet CJP 660 Pro’ met fullcolour bouwvolume 254x381x203mm. In Nederland via Landré in Houten à vanaf 55.655€. Er zijn totaal vijf systeemversies.
3D Systems Corporation met ColorJet Printers
Anno 2022 is 3D Systems Corporation met zijn ColorJet Printers (= ProJet CJP 3D-printers) een zeer actieve marktspeler. Het moest wel door Covid19-pandemie herstructureren. Die begon maart 2021 vruchten af te werpen met terugkerende omzetgroei. 3D Systems Corporation rapporteerde over 2021 een omzet van $615,6 miljoen US$ voor het volledige fiscale jaar (10,5% groei), eindigend 31 december 2021. Deze resultaten bevestigen dat 3D Systems het grootste bedrijf is qua omzet (met iets minder dan $ 10 miljoen verschil, vergeleken met zijn naaste concurrent Stratasys). 3D Systems Corporation dankt zijn succes ook aan nieuwe systeemreleases zoals het ‘Industrial-Scale Selective Laser Sintering (SLS) Workflow Solution’; concurrent van HP’s standaard ‘MultiJet Fusion’-systeem. Terzijde: beide systemen make geen fullcolour 3D-objecten.
Het ProJet 3D-opbouwprincipe stoelt op watergebaseerde CMYK-inkjetprint via 1-5st HP11 printkoppen, die laag-voor-laag in zogeheten VisiJet PXL ColorBond powder (lagen gipspoeder) jetten met typeafhankelijke resoluties 300x450dpi tot 600x540dpi in laagdiktes à 0,1mm. De ProJet-printers specificeren verder minimale detailweergave van 0.5-0.8mm. Voor maximale verticale opbouwsnelheid wordt 20-28mm/u aangegeven. De CMYK-inkjetsystematiek rechtvaardigt de specificatie van ‘390.000 kleuren’. Omdat eindproducten niet waterbestendig en niet erg kleurvast zijn, worden objecten afgewerkt met een waterdichte anti-UV-lak om het ook te beschermen tegen langdurige blootstelling aan licht. Deze lak maakt ook de kleuren wat levendiger, maar nooit felkleurig; het blijven iets softe kleurweergaves. ProJet’s minimale detailweergaves à 0.5-0.8mm geven oppervlaktes een ietwat grofkorrelige aanblik. Deze printtechniek heeft als voordeel dat er geen supportstructuur nodig is. Dat afbreken en aanhechtingen onzichtbaar afwerken, is dus niet nodig. Wel moet overtollig poeder worden weggeblazen in een afgeschermd compartiment. Het printen van een 10cm hoog figuur met ColorJet-printtechnologie zou circa US$ 50 kosten
HP’s MultiJet 580 fullcolour Fusion System
De rechtse 70mm hoge figurine My Little Pony ‘Celestia’ is fullcolour 3D-geprint door Shapeways-Eindhoven, maar gecreëerd door Christophe VIDAL (SuperFanArt). Dit is een jonge fc 3D-printtoepassing in Hewlett Packard’s MultiJet 580 Fusion System. Eenvoudig gezegd ‘nagelt’ dit systeem met CMYK-Fusing agent het thermoplastische nylonpoeder aan elkaar; gevolgd door een vrij lang droog-, afkoel- en schoonblaas-traject. Parameters voor de Multi Jet Fusion 580 zijn: bouwvolume 332x190x248mm / resolutie 1.200dpi / laagdikte: 0,08 mm. Aantal te realiseren kleurtinten is 512. Prijs vanaf 117.855€ via Landré in Houten. Hieronder een toepassingsoverzicht volgens HP’s applicatiedisplay.
Waarom is direct duidelijk dat de linksbovenste My Little Pony totaal andere ‘roots’ heeft? Deze figurines stammen uit kunststof-spuitgiettechnologie; korrel- of zandsteenstructuur is afwezig. Verder is te zien dat delen (kop, hoor, vleugels, achterhand en versierselen, zijn opgeklikt/geplakt. Dat gebeurt in Aziatische werkplaatsen en heeft niets met 3D-print te maken.
Stratasys J750 3D-fullcolourprinter
Het kopbeeld bovenaan het artikel is een figurine, fullcolour geprint op een Stratasys J750 fullcolour 3D-printer, die doet denken aan een inkjetprintsysteem. De J750 heeft als max bouwformaat 490x390x200mm en werkt met acht (vermoedelijk Ricoh) printkoppen voor CMYK+Wit+ SoftTouch TangoPlus+2x wateroplosbaar supportmateriaal; aangevoerd vanuit 2x acht UV-licht afgeschermde cartridges t.b.v. nonstop-printing. Het gaat om door UV-licht direct stollend thermoplastisch materiaal ‘Vero’-genaamd. Stratasys’ J750 professionele 3D-printer print onderdelen met een laagdikte tot 14 micron (0.00055 inch) en een nauwkeurigheid tot 200 micron voor modellen op ware grootte. De daardoor mogelijke HQ-kwaliteit: zie kopfoto. Stratasys’ statement daarover “De multifunctionele, meerkleurige Vero-fotopolymeren (ABS-like) bieden sterkte, stijfheid en veelzijdigheid in blauw, wit, zwart, grijs, cyaan, magenta en geel. De J750 3D-print gladde, nauwkeurige onderdelen voor testen, chirurgische planning of tooling. Voor veelzijdigheid van meerdere materialen, mengt men met andere fotopolymeren om de hardheid, flexibiliteit, doorschijnendheid of hittebestendigheid te variëren. Vero-materialen worden ook aangeboden in transparant, flexibel en tandheelkundig.” Verzorging en onderhoud printkoppen gebeurt vergelijkbaar met UV-inkjet. Stratasys besturingssoftware en rip zijn verpakt in ‘GrabCAD Voxel Print’; waarin overigens geen spoor te bekennen is van een colourmanagement-methode, anders dan handmatig. Het systeem claimt 500.000 kleurtinten te generen. Volgens Amerikaanse geruchten zou de J750 300.000 à 400.000 US$ gaan kosten; flink duurder (1½-2x) dan Mimaki’s 3DUJ-553.
Mimaki’s 3DUJ-553 fullcolor 3D printer
Mimaki’s 3DUJ-553 fullcolor 3D printer is geëigend voor de fullcolour-productie van zogenoemde figurines; figuren die door 3D-scans worden gegeneerd. Ook medische instructie/opleidingssamples e.d. Voor 3D-ontwerpers heeft de Mimaki kleurtoekenningspakketten aan boord van Blender, ZBrush en Adobe Substance. Alles geëigend voor verwerking in max 3D-bouwformaat 508x508x305mm. Beeldfijnheid: dankzij 300dpi variabele greyscale printkoppen zijn drie printresoluties beschikbaar: HQ = 22μm, gelijk aan 1270dpi / standard = 32μm, gelijk aan 800dpi / highspeed = 42μm, gelijk aan 600dpi. Het systeem print met acht printkoppen in CMYK+Wit+Clear+Support 2x; inlijn LedUV-gedroogd. Daarbij blijven geprinte supportstructuren wateroplosbaar en uitspoelbaar. Printpassbreedte is 53.7mm. Inkjetdruppel-plaatsingcontrole (wavecontrol) is vergelijkbaar met Mimaki’s wideformat LedUV-printers. Mimaki’s 3DUJ-553 heeft een standaard ICC workflow en heeft inputprofielen sRGB en AdobeRGB1998 aan bood. Via Mimaki’s ProfileMaster 3.0 software genereert de gebruiker een dedicated ICC-profiel. Mimaki claimt met de 3DUJ-553 tien-miljoen kleurtinten te kunnen maken.
Conclusie hoe manageable de bekendste highend 3D-printersystemen zijn, blijkt dat daarvan alleen sprake is bij Mimaki’s 3DUJ-553 fullcolor 3D printer. Drie overige systemen hebben een handmatige kleurbeïnvloeding. Verder valt op dat systemen die 3D-prints opbouwen in poederlagen (3D Systems Corporation en HP’s MultiJet 580 fullcolour Fusion System) lagere kleurintensiteit leveren, in vergelijking met Stratasys’ J750 3D èn de al genoemde Mimaki fullcolourprintopbouw.
Kopfoto: Met door UV-licht direct stollend thermoplastisch materiaal ‘Vero’-genaamd, bouwt Stratasys’ J750 professionele 3D-printer kleurkrachtige figurines en andere 3D-voorwerpen op
