“灰度渐变法”大幅提升DLP 3D打印分辨率

　　【中国智能制造网 技术前沿】软件巨头Autodesk使用灰度锯齿功能令数字光处理（DLP）3D打印实现亚像素级分辨率。目前，Autodesk的研究人员已经通过该公司的DLP3d打印机Ember验证了这种方法。　　相信对于所有的3D打印人士来说，提高3D打印的精度都是大的愿望之一。对于这个问题，目前已经出现了许多种方法，而近日软件巨头Autodesk又公开了一种新的方法，可令数字光处理（DLP）3D打印实现亚像素级分辨率。这种方法说来简单，就是使用灰度锯齿功能令打印件的边缘变得平滑。目前，Autodesk的研究人员已经通过该公司的DLP3d打印机Ember验证了这种方法。
　　
　　那么，这种方法究竟是怎样提高分辨率的呢？要想完全理解它，就要首先了解DLP打印机的工作原理：在进行DLP3D打印时，可打印区域会被划分为一个个的“体素”，也就是组成3D打印件的单元，而打印机会通过识别与这些体素对应的像素的灰度来决定是否打印。如果像素被标记为“白”，投影仪就会固化该像素位置的树脂，从而完成打印；反之，如果像素被标记为“黑”，投影仪就不会固化该像素位置的树脂。
　　
　　不过对此，Autodesk的研究人员却想到了一个有趣的问题：如果像素是非黑也非白的“灰色”，投影仪会怎么做？它难道会只打印一半吗？如果是，半像素的边界又是什么呢？
　　
　　为回答这个问题，Ember开发团队的成员Richard Greene做了一个实验—他打印了一排固体体素，而它们之后紧跟着一排亮度从明到暗的像素。随后Greene发现了两个有趣的现象：是当像素的灰度达到某种程度后，它就完全不会被打印；第二是灰度如果到达某个值，之前的打印层上就会出现半球状的块状物。像素越亮，这种块状物就越高，而体素也会随之越来越宽并少许变高。这就意味着，可以通过改变单个像素的灰度来控制体素的大小，而体素的大小从某种程度上来说可以等同于打印件的精度。
　　
　　也就是说，原先只有黑白两色时，打印件相邻的体素间的变化过于明显，但如果加入了处于中间位置的灰色，这种变化就会被弱化，也可以说是会有一个明显的过渡。又因为这一切都是在微米尺度下发生的，所以无论是以肉眼来看，还是通过触摸去感知，我们都会感觉打印件“更加光滑了”。
　　
　　于是随后，通过利用图像的灰度值，Greene成功将虚拟的3D立方体“放置”在了打印区域的任何位置（甚至可放在像素之间），从而了实现更高精度，而这一妙招甚至可以用于创建且垂直的坡度。事实上，Greene已经成功通过它创建了一个垂直立柱的3D模型。它与基底呈90度角，其中包含有固体的白色体素。随后，通过将“一个像素宽”的32灰度值渐变添加到这个立柱的边缘上，Greene成功创建出了高精度的坡道，其每一层都大约比下一层薄了1.5个微米，终在边缘上形成了一个3.6度的斜度，而所有这些都是在一个50微米宽的像素内实现的。
　　
　　怎样？这种方法相当有趣对吧？而且好消息是，它适用于所有的DLP 3D打印机。所以如果感兴趣，你大可以自己尝试看看。
　　
　　另外值得一提的是，Autodesk目前还正在研究将噪音和纹理添加到图像切片中的方法，这有可能消除3D打印件的层线和其它“杂质”，令其看上去更像注塑件。