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海洋、陆地和天空:3D打印如何影响交通

海洋、陆地和天空:3D打印如何影响交通

2023-11-17

UltiMaker制造系列。3D打印使整个运输部门能够实现快速原型设计和更高效的制造。   3D打印 -增材制造 -运输   在这篇UltiMaker支持系列的第四篇文章中，我们将探讨运输行业利用这项技术的多种方式，从快速原型设计到制造辅助工具再到最终用途零件，以及未来的发展趋势。我们之前的两篇系列文章主要关注制造业和包装业。   自3D打印技术问世之初，航空和汽车等运输行业就与3D打印联系在一起。为了让你了解这些联系的深度，汽车公司——比如购买了首批3D打印机之一的福特——和航空航天公司是20世纪80年代末3D打印的首批投资者和采用者之一。   当时，3D打印代表了一种新的解决方案，可能会破坏零件的设计和原型。如今，随着运输业继续积极采用增材制造，利用该技术的独特能力来生产优化设计，加快产品开发，提供具有成本效益的低批量制造，并支持制造工作流程和供应链，这一潜力和更多潜力已经实现。   在添加剂发展的这个阶段，这项技术只代表了运输行业整体价值的一小部分。例如，2021年，全球汽车制造市场估计价值2.86万亿美元[1]；据计算，2022年汽车增材制造业约为29亿美元[2]（约占汽车市值的0.10%）。但是，随着采用率的提高、流程自动化的提高以及新应用程序的验证，AM在运输中的价值正在稳步增长。例如，在航空航天领域，即使在新冠肺炎封锁导致经济放缓之后，增材制造市场仍在稳步增长，预计2028年将超过130亿美元（2021年为37.3亿美元）。[3] 这种增长在所有运输行业都是如此。 加快产品开发   增材制造现在广泛应用于许多行业，用于原型设计和产品开发。运输业也不例外。在汽车、航空和铁路领域，3D打印机使工程师和设计师能够快速、经济高效地打印、测试、调整和验证新设计。至关重要的是，物理3D打印原型使运输制造商能够轻松地回到绘图板上，在不显著增加周转时间的情况下克服设计缺陷（部分归功于3D打印机能够昼夜无人值守地制造零件）。这意味着，不仅可以更快、更便宜地将新设计推向市场，而且可以在产品开发周期的早期发现缺陷，从而降低重大检修和昂贵产品召回的风险。换句话说，3D打印解锁了更好的产品设计。   熔融丝制造（FFF）系统，如UltiMaker的系统，特别适合功能原型设计。UltiMaker打印机可以容纳多种材料，从标准细丝到工程级复合材料。这种多功能性使工程师和产品设计师能够打印出与最终零件特性非常相似（甚至匹配）的原型，从而促进功能测试和验证过程。 Eventuri宝马M4的3D打印进气原型。图片来源：Ultimaker。   Eventuri为奥迪RS系列和M-Power宝马等高性能汽车制造进气系统，3D打印现在是其产品开发过程中不可或缺的一部分。该公司依靠UltiMaker 3D打印机将数字进气管模型快速转换为可以测试功能和贴合度的物理原型。如果性能不足或不太合适，Eventuri工程师可以简单地在CAD软件中调整设计并重新打印以进行验证。不用说，这种灵活且完全内部的工作流程为公司节省了时间和金钱，并使其能够开发出卓越的进气设计。   运输中的制造效率   如果你看看今天运输行业的生产线，你很有可能会遇到一个或多个3D打印组件。该技术越来越多地被用于通过开发夹具、装配夹具、质量控制工具和更换零件来提高生产环境的效率。在这种情况下，FFF 3D打印提供了许多独特的优势：它有助于现场按需生产（从而最大限度地减少机器停机时间）；它不需要工具；这是一种用户友好的技术，生产线操作员和工程师可以轻松掌握；它能够开发出更高效、更符合人体工程学的生产辅助工具，从而提高生产效率和安全性。   特别是在汽车行业，制造商已经通过内部采用FFF 3D打印来改变他们的生产流程。例如，大众汽车现在使用UltiMaker 3D打印机生产其绝大多数制造工具。在使用3D打印之前，这家汽车公司依靠外部制造商制造制造辅助工具和工具，通常需要数周时间才能交付。然而，通过内部3D打印，大众汽车Autoeuropa将工具开发时间缩短了95%，成本降低了91%。 大众汽车欧洲工厂的3D打印举升门徽章每件仅需10欧元。图片来源：Ultimaker。   大众汽车有很多3D打印制造工具的例子，包括用于正确定位汽车徽章的举升门徽章。该零件过去每台售价400欧元，周转时间为35天，现在只需4天就可以在内部制造，每台售价仅为10欧元。总之，这家年产量为10万辆汽车的汽车制造商现在有能力按需开发和实施工具，以保持其生产线的平稳和安全运行。   提升最终用途零件   添加剂技术在最终用途零件的运输中也产生了巨大影响。这一应用领域主要由3D打印的设计自由度及其可扩展性驱动，这使得前所未有的几何形状得以实现。在设计方面，3D打印提供了一种创建以前不可能的几何形状的方法，例如有机形状和内部空腔和通道等特征。它还允许零件合并，从而最大限度地减少组装时间，通常还可以减少零件重量。从可扩展性来看，3D打印是低批量生产的最佳制造工艺之一。这对航空航天行业来说是一个巨大的吸引力，因为航空航天行业通常需要较小规模的高度复杂零件生产。然而，扩大生产也是可能的：它只需要添加更多的3D打印机单元。   该技术的设计能力在运输领域尤其有价值，在运输领域，将更轻的部件集成到车辆中是提高燃油效率的关键。例如，在航空领域，通用电气的FAA认证GE9X发动机集成了300多个3D打印零件，包括整合的燃料喷嘴尖端。与以前的发动机系统相比，这些印刷零件的轻质设计使燃油效率提高了10%。[4]   在汽车领域，3D打印也用于最终用途的生产，尤其是在需要小批量或定制的情况下。美国汽车修复服务公司Tucci Hot Rods定期使用3D打印为客户生产定制汽车零件。这家家族企业依靠3D打印机（包括两台UltiMaker机器）及时、经济高效地制造汽车改装，如3D打印仪表板。得益于这项技术，该公司的生产速度提高了两倍，并节省了高达90%的成本。在SEMA 2022上，该公司推出了一款2021款福特Maverick，该车集成了大量由PETG制成的3D打印部件，包括挡泥板、制动管、尾翼等。[5] 每个印刷零件在组装前都经过后处理，从而形成了一辆独特的紧凑型卡车，利用了AM的定制能力   UltiMaker的金属FFF功能也被证明在运输领域具有价值。如今，该公司的可访问金属3D打印功能有很多例子（可能得益于UltiMaker S5、金属扩展套件和巴斯夫Ultrafuse®不锈钢丝的组合），使运输制造商能够生产最终用途的部件。设计和制造柴油发动机的利勃海尔组件Colmar SAS公司为了节省时间和金钱，转而使用金属FFF生产发动机支架。这个零件只需要有限的数量，最初在数控加工时花费102美元，需要很长时间才能制造出来。在验证了金属FFF的应用后，利勃海尔组件公司优化了支架的设计，使最终组件的承载能力是机加工支架的三倍，质量比机加工支架减少了60%。印刷零件还将成本降低了近一半，并显著加快了交付周期。   这只是众多案例中的一个。川崎汽车公司为摩托车设计零件，现在用巴斯夫Ultrafuse®17-4PH 3D打印换档杆 不锈钢。这些零件比铝制零件更耐腐蚀，而且成本效益更高。除此之外，这家摩托车制造商现在可以为不同的骑手定制换挡杆。Schwartz Off-Road Motorsportz（SORM）在生产其独一无二的SxS Pro Mod赛车时也使用了金属FFF。具体来说，它将支架组件从碳纤维尼龙升级为17-4PH不锈钢。金属FFF使SORM能够定制零件并实现更大的耐温性。   未来创新的机遇   如果我们看看交通运输的当前趋势，特别是汽车行业的趋势，很明显，3D打印是推动这些趋势的关键技术之一。例如，增材制造被积极用于电动汽车的开发，用于原型设计和生产零件，包括必须紧凑并设计为最佳匹配的电池外壳。电动汽车还从3D打印实现的轻量化中受益匪浅，因为重量会影响电池里程。[6] 3D打印的最终用途零件。图片来源：Ultimaker   3D打印在高性能超级汽车的开发中也至关重要。在超级汽车制造商Briggs Automotive Company（BAC），UltiMaker的S5生态系统是其最新车型Mono R的开发和生产的核心。据该公司称，Mono R超级跑车集成了44多个3D打印零件，包括结构发动机部件、翼镜支架和灯围。该技术使该公司能够测试其高性能汽车的新设计并探索创新解决方案。正如BAC的设计总监兼联合创始人Ian Briggs所说：“UltiMaker生态系统使我们能够将生产的所有不同方面结合在一起，不断优化并存储在一个位置。”   建立更可持续的做法和循环经济也是运输业更加重视的一个关键优先事项。正如我们所看到的，3D打印通过生产更轻的零件在这方面起到了帮助作用。但运输公司也有追求可持续发展的途径。   以荷兰航空公司荷兰皇家航空公司为例，该公司通过将航班上的PET水瓶改造成3D打印细丝，在创造循环经济方面取得了长足进步。这种细丝用于生产功能部件，如发动机叶片风扇罩，在喷砂过程中保护发动机叶片的零件。这一过程为风机叶片表面的各种处理做好准备，如油漆去除和涂漆、除油和除锈以及一般清洁。通过使用UltiMaker系统和回收灯丝，荷航能够高效、可持续地生产这些功能部件。[7]   铁路和海运等其他运输部门正越来越多地意识到附加技术的潜力。多亏了AM，列车MRO服务和德国铁路和ÖBB等铁路公司现在能够对难以或不可能采购的列车部件进行逆向工程和3D打印，从而缩短了列车的停机时间。[8] 越来越多的可用材料，包括高温热塑性塑胶和阻燃丝，再加上UltiMaker等开放材料平台，也为功能性铁路和运输部件创造了新的机会。例如，在奥地利铁路公司ÖBB，工程师们目前正在评估使用UltiMaker系统和Ultrafuse不锈钢丝制成的3D打印不锈钢部件的概念验证。这家铁路公司还采用添加剂解决方案来简化其供应链，这得益于及时生产，并最大限度地减少库存和运输需求。   在海运行业，据说该行业占世界贸易的80%以上[9]，3D打印有可能支撑脆弱且低效的零部件供应链。在这方面，Wilhelmsen航运公司率先开发了一个认证备件的数字库存，该库存可以打印在船上进行现场维护，也可以在最近的港口打印，以缩短更换零件的交付周期。[10] 这种方法缩短了供应链，不仅简化了备件的采购方式，还通过减少运输排放来提高可持续性。   在所有运输行业中，3D打印的实施正在释放效益和效率，包括缩短交付周期和加快上市时间；更大的生产灵活性和工厂生产线的增加；提高设备效率和操作员的安全性；精简业务和缩短供应链；以及更高效的仓储和库存操作。 结论   从海洋到天空，像UltiMaker的FFF生态系统这样的3D打印解决方案正在帮助改变所有运输行业。汽车、航空、铁路和海事领域的工程师、原始设备制造商和MRO正在其运营中体验3D打印的好处，并不断探索利用该技术缩短交付周期、节省成本和开发新创新的新方法。   参考文献   1.2019年至2022年全球汽车制造业收入[互联网]。Statista。2023年8月28日。可从以下位置获得：https://www.statista.com/statistics/574151/global-automotive-industry-revenue/   2.汽车3D打印市场：2030年趋势预测[互联网]。Delvens。2023年1月。可从以下位置获得：https://www.delvens.com/report/automotive-3d-printing-market-trends-forecast-till-2030   3.到2021年，航空航天和国防增材制造市场价值将达到1301亿美元[互联网]。财富商业洞察。2022年3月30日。可从以下位置获得：https://www.glo

数字化制作的造型自由新瓷器

数字化制作的造型自由新瓷器

2023-11-20

肥前吉田烧产于以嬉野温泉闻名的佐贺县嬉野市。肥前吉田烧的高级品牌224porcelain安装了我们的3D减材加工机“MDX-50”，致力于将传统工艺数字化。 像戒指一样用手指穿过即可使用的独特清酒杯。黏土材料烘烤前的颜色（上图） 224porcelain，生产新肥前吉田烧的品牌 224porcelain是肥前吉田瓷器的品牌。该公司是从江户时代就开始营业的辻代陶瓷家族独立成立的。我们采访了代表 Satoshi Tsuji（如下图）。 罗兰DG:224瓷器是什么品牌？ Tsuji先生：我多年来一直在父母家接受培训，但我在10年前开始了224porcelain，因为我想超越这个框架并尝试一些新的东西。「224」是他父母的房子的名字「Tsujiyo」的戏剧。 肥前吉田烧长期以来一直作为邻近的佐贺有田和长崎波佐见等著名产地的分包商而发展起来。例如，昭和时代家庭餐桌上经常见到的圆点茶具是肥前吉田制作的，但由于其名字很少被提及，所以并不为人们所熟知，也没有既定的风格。这就是为什么我积极地认为存在一个容易接受新挑战的环境。 224porcelain提供可以长期使用的产品，例如餐具和杂货，设计简单而独特。我对设计很讲究，不仅是自己的设计，也与外部的产品设计师合作。我们也生产原创产品，如餐厅餐具、批发给室内装潢店等，也为其他公司的品牌生产OEM产品。 224porcelain嬉野温泉镇直营店成为热门旅游景点 适合您日常餐桌的多彩餐具 房子造型的筷架可分为烟囱、屋顶、墙壁、地板，可供全家人使用。 香薰机的灵感源自于四个季节 以领主和公主为主题的花瓶 数字化改造传统瓷器生产 224瓷器是如何制成的？ 陶器和瓷器很相似，但陶器是土质的，而瓷器是石质的。制造瓷器的方法之一是铸造。将黏土变成一种称为浆料的液体，倒入石膏模具中，利用石膏吸收水分的能力来塑造形状。在 224，我们根据原型的数位资料雕刻干石膏块，以创建模具，这些模具将成为批量生产石膏模具的基础。 到目前为止，原型都是手工制作的，石膏模具外包给模具店，因此交货时间大约需要一个月。一个简单的模具，如果内部制作通过切割加工，只需4至5天即可完成，大大缩短了交货时间。它还可以实现手工难以完成的详细建模。 模具由多个零件组成。这是Tsuji透过扫描自己的脸部来研究3D扫描而制作的模具。 倒入模具前的泥浆 在工作室创作的作品被送到距离窑炉只有几分钟车程的地方。前景是最大的瓦斯水壶 等待烧制的作品排成一列。 烧制至少进行两次：素瓷烧制和主烧制。这是在电窑中进行无釉烧制之前的情况 未上釉时，它会变成淡粉红色（右）。当它上釉并烧成时，它会收缩约10%，成为我们熟悉的白瓷（左）。 请告诉我们是什么促使您引入数位技术。 在独立之前，我在佐贺县陶瓷技术中心（县内陶瓷研究所）第一次看到了一种直接从数位资料切割石膏来制作模具的技术，我确信这将成为行业标准。大约在那个时候，我父母家的自动控制窑炉坏了，我必须整晚每30分钟到一个小时调整一次窑炉的温度。在等待的过程中，我自学了3D CAD，并要求中心进行切割，开始进行数字化工作。 当我想尝试切割时，我首先安装了一台小型、价格实惠的 SRM-20，然后立即安装了我目前的主机 MDX-50。为了增加产量，我们增加了另一台机器，并引进了大型MDX-540来生产更大的尺寸。目前，我们有四台机器日夜满载运转，几乎所有产品的模具都是透过切割来制作的。 MDX-50 操作非常简单，我对它的切割速度、精度和运行成本感到满意。我还喜欢附带的 CAM 软件（用于创建切割资料的软件）“SRP Player”，因为它易于使用。 所有模具数据均由Tsuji先生创建。 工作室内全面操作包括 MDX-50 在内的四台机器 在一个独特的例子中，来自佐贺当地清酒酿酒厂的带有“北极星之拳”图案的烧酒瓶也是数字化生产的。 我们制作了以拉王最喜欢的马「黑尾号」为主题的马铃薯烧酒瓶和玻璃杯，该产品是鹿岛市的光武清酒酿酒厂与《拳头》的发行商Coremix Co., Ltd. 的合作产品。北极星。我们收到了古武清酒酿酒厂的请求，他们正在寻找能够完全按照他们的想象制作瓶子的窑炉，我们决定制作它们。特约化妆师Amazing JIRO根据动画导演和田拓哉的设计图创作了瓶子原型。为了忠实地再现瓷器中的3D数据，我编辑了3D数据，进行了NC切割，并经历了许多尝试和错误，包括从头开始选择材料和烧制温度。通常在白色材质上涂黑釉的方法会破坏模特儿肌肉的细腻线条，所以在黑色材质上涂了透明釉。这是我开始 224 以来最困难的项目，但凭借我多年的作家经验和数位技术，我能够实现它。我们很自豪能够创造出一款看起来像艺术品的瓶子。 完成前装瓶。用瓷器再现原模型的美丽线条 黑尾瓶子和玻璃杯套装透过众筹获得了粉丝的支持。也在Roland DG总部创意中心展出 我想做一些可以长期使用并享受的东西。 请告诉我们您的未来前景。 我们希望创造出让许多人享受、可以长期使用的产品，而不是大量生产和大量消费。肥前吉田是一个由 10 个陶器组成的小型生产区。目前，作为陶器制造商，我们希望客户更多地了解肥前吉田烧并对其产生喜爱之情，因此我们提供工厂参观，让您可以近距离看到实际的制造过程，并直接销售否则会被丢弃的产品视为不合格产品。我们正在努力解决这个问题。此外，虽然目前每个窑炉都是独立生产产品，但我们希望为肥前吉田的所有窑炉创建一个共同的品牌。 今年9月，西九州新干线在嬉野温泉开通。我认为影响尚未到来，但我希望这对很多人来说是一个机会。2024年全国田径运动会也将在佐贺举行。作为当地传统产业的领导者之一，我希望能够继续为佐贺的繁荣做出贡献。 「酒窝和痣」是一个工厂参观和直销项目，以制造过程中产生的小凹陷「酒窝」和太阳黑子「痣」命名。 224porcelain 为西九州新干线试乘设计的新颖筷架  

Roland DG 新总部投入运营

Roland DG 新总部投入运营

2023-11-20

2023年11月1日，罗兰迪.吉.新总部正式开始营业。静冈县滨松市北区新都田的总公司迁移合并为都田事业所，集中了开发、管理、营业部门功能的总公司新办公楼完成了。   实现多种工作方式的新办公楼 新办公楼为了提高业务的生产效率和附加价值，导入了员工可以根据自己的业务内容和心情选择最适合的地方工作的ABW（Activity Based Working）。设置了4个区域“集中”、“共享”、“交流”、“创造”，具备了适合各自用途的设备和环境。集中区域可以在安静的环境中，通过办公桌等集中于个人的业务。共享区域设置在靠近楼梯自然和人聚集的地方，用于多人的信息共享和讨论。交流区配有大桌子和大荧幕，以休闲的氛围促进跨组织交流。创造区域是在自然的眺望和安静的环境中放松，产生灵感的空间。 集中区域 共享区域 交流区域 创造区域 同时，完善适合远程会议的单间展位和各种规模的会议室。此外，还设置了可以欣赏都田综合公园和周边丰富自然风景的甲板平台和自助餐厅休息室。并且，设置训练室和淋浴间，支援着职员的健康制作。 咖啡厅 开放的休息室 可以一边感受自然一边工作的空间 训练室   兼具可持续性和职场舒适性的办公室   新总部通过Nearly ZEB（Net Zero Energy Building）认证，通过节能创新技术将整个建筑的一次能源消耗量减少75%以上。采用兼顾阳光的遮蔽和自然光的活用的屋檐，隔热性·绝热性出色的多层构造玻璃，高绝热的外壁和墙面，LED照明的自动调光控制等，抑制对环境的负荷。同时，屋顶设置太阳光发电设备，实现对环境的关怀和电力使用量的削减。并且，为了应对南海海沟地震等风险，确保全国标准1.5倍的抗震性，完善了员工可以安心工作的环境。 采用高绝热的墙面和玻璃 设置引导自然光的光架   把创造的乐趣推广到世界的据点   新办公楼的搬家是从9月中旬到10月进行的。员工每天都在灵活地尝试各种场所的业务，比如寻找更集中的喜欢的地方。团队会议在开放的区域进行，使用大型荧幕活跃地交换想法，有时与远程工作组合，积极地实践着新的工作方法。新的总社，包含着「想成为设计世界的创造（欢欣雀跃）的据点」的愿望。我们全体员工将继续努力，把震惊世界的产品传递给世界。

UltiMaker在Cura软件中添加Method系列3D打印机以增强切片功能

UltiMaker在Cura软件中添加Method系列3D打印机以增强切片功能

2023-11-22

纽约/荷兰乌得勒支，2023年11月15日——全球桌面3D打印领导者UltiMaker今天宣布了期待已久的与Method系列3D打印机随着UltiMaker Cura，全球最受欢迎的3D打印软件。继去年Ultimaker和MakerBot合并之后，这一整合标志着一个重要的里程碑，并为Method X和Method XL 3D打印机用户提供了对全套Cura功能的无缝访问。   在最新的Cura 5.6测试版中，用户现在可以找到Method X和Method XL 3D打印机的新打印配置文件，以及ABS-R、ABS-CF(碳纤维)和RapidRinse的新材料配置文件。这些配置文件与S系列3D打印机和材料的配置文件一样经过专业调整和广泛测试，确保方法用户获得与S系列用户相同的体验。方法用户可以利用拥有600多种设置的Cura的强大功能，实现完全的3D打印灵活性。通过定期更新以添加新功能，如树支持和阿拉克尼切片引擎，Cura不断为用户提供最新的功能，以实现3D打印的成功。 “我们很高兴终于能够在Cura上为Method系列3D打印机提供切片服务，”UltiMaker社区和软件负责人Arjen Dirks说。“我们相信这将打开一个可能性的世界，为方法用户提供更多控制、灵活性和3D打印过程的效率。”   该方法系列专为制造应用的高质量生产而设计，从原型和工具到最终使用的零件。Method XL是Method系列的最新产品，旨在成为工程应用的终极3D打印解决方案。   Method XL拥有305 mm x 305 mm x 320 mm的构建空间，允许用户创建大型、复杂且耐用的零件。Method XL提供精确的工程级ABS原型，由加热构建板和加热室提供动力，最高可达100°c。这两者增加了额外的安全层，以避免翘曲或层粘连问题。结合RapidRinse(一种快速溶解的水溶性支持材料)和集成的HEPA空气过滤器，Method XL使ABS印刷过程变得更简单、更安全。   “Method 对我们来说太棒了。我们是Method的首批用户之一，所以使用Method XL是一个无缝的过渡，”PENSA和PENSA Labs的联合创始人、合伙人兼工程总监Marco Perry说。“当我们制作零件原型时，我们将使用ABS。这是耐用性、强度和零件可靠性等材料特性的完美平衡。使用XL方法，我们知道我们会得到很好的ABS零件，我们可以在注塑成型中匹配。因此，当我们在XL上进行小批量生产时，我们会一次运行一批，因为我们知道每次都会得到相同的高质量结果。” Method系列3D打印机将继续与CloudPrint配合使用，后者提供基于云的打印准备和远程打印管理。有严格的安全策略和云限制的用户可以使用Cura作为安全的替代方案，本地安装在他们的桌面上。   这是更新的第一阶段，旨在提高方法系列与Cura的兼容性。未来的版本计划包括额外的材料概况以及与UltiMaker数字工厂的兼容性。   源文摘自：UltiMaker

3D打印机也迎来了全色喷墨浪潮！ 森田悠挥考验的是mimaki工程的3D打印机“3DUJ-553”的实力

3D打印机也迎来了全色喷墨浪潮！ 森田悠挥考验的是mimaki工程的3D打印机“3DUJ-553”的实力

2023-12-11

从等身大小的艺术作品到手办原型、使用CAD的DIY，对于创作者来说都是身边的3D打印机。 其中，以喷墨方式UV (紫外线)固化型的mixami kine工程(以下简称mixami )的全彩色3D打印机“3DUJ-553”，其出色的发色和清晰感是刺激创作者感性的一台。 所以这次，用同一机型输出了数字艺术家森田悠挥的3部作品，请他们从创作者的角度评价了其实力。   很久以前就致力于立体造型的森田先生   森田先生从大约3年前开始，就致力于利用3D输出的立体造型的美术作品制作。 “我一直以来都很喜欢造型本身。 自己也开始做的契机是车库工具包活动的一次庆典(神奇庆典)。 在那里看了各种创作者的出处作品后，想创作的欲望就高涨了”。     森田悠挥 数字艺术家立体作家 在日本的角色文化中长大，大学毕业后作为生物角色设计师工作。 因为与“万物之神”相连，所以我们受到了世界上所有自然发生的存在的灵感，包括自然界呈现的无限模式、流程、形态的形成过程、力学作用、生命的环世界和系统、以及意识和存在的所在等精神世界，并把它们转化为自己的神道思想 表现方法使用从数字造型到流体模拟的3DCG整体技术，针对每个作品尝试了各种各样的途径和CG技术。 作品形态从立体到影像和NFT艺术等多方面。   如果要制作立体造型的话，不是大量生产，而是想制作大尺寸的一点东西。 森田先生抱着强烈的这种心情，找到了可以应对的海外工厂，委托其进行3D输出。 “尺寸感大概以70cm到1m左右的大的为主，所以委托位于香港和美国的工厂进行输出。 如果是最大的东西的话甚至有1.8m”。 这些由使用光固化性树脂(树脂)的3D打印机输出，在按部件分开的状态下交付给森田先生。 但是，从那里开始的工作很长。 用锉刀踏踏实实地进行积层消除，消除支撑材料的痕迹，必要的部分用腻子填补，实施涂装。 “尺寸大的话，表面很多时候会变得很平整，所以层压会更明显哦。 在工作人员的帮助下，自己也要磨练。 到涂装结束为止需要很长时间呢”。   福井信明先生把牧野和森田先生联系在了一起 实际上森田先生，几年前接受了mimaki的邀请，用3DUJ-553输出了名为《结晶蛇》的作品。 长边40cm左右，尺寸较大。 创造这个契机的是2020年去世的以ZBrush传教士而闻名的福井信明。 福井在mimaki参展的某个活动中进行了数据合作，森田顺便去了那里。 森田在展台与福井面对面，一边看着福井的立体造型作品一边对话。 以此为契机，福井先生向牧野介绍了森田先生，在这个过程中牧野和森田先生联系在了一起。   “这是当时的《结晶蛇》用3DUJ-553输出的第一部作品。 我记得看到出来的东西时。 “太厉害了”。 出透明零件很新鲜，一体式就这样出来了，没有必要分割零件，对此我很惊讶。 现在也装饰在自己家里”(森田)。 将森田的3部作品横向排列，用3DUJ-553统一输出   在本企划中，森田先生的作品有3件，用手掌大小输出。 其理由有两个。 首先，3DUJ-553的“喷墨方式”、“UV固化型”、“水溶性支撑材料”的优点最大限度地发挥出来的是色彩鲜艳、具有复杂细节的手掌大小的作品。 另一个理由是，3DUJ-553采用喷墨方式，无论是输出1部作品还是多部作品横向排列输出，输出时间都固定为15~16小时。 因为宽50cm并列输出3个作品正好，所以森田先生提供了3个作品。   作品1《炼狱》   ▲用▲3DUJ-553输出的“炼狱”。 以森田先生的数据为基础输出的东西(左)，和在森田先生的监修下调整后再次输出的最终版本(右)   最初的作品是过去以1.8m的巨大尺寸用3D输出的立体造型“炼狱”。 “大约3年前，我想制作一个很大的东西，所以用ZBrush制作了这个作品。 因为是还没有那么多输出经验的阶段的作品，所以虽然很不安，但还是挑战制作了。”(森田)。   作品2《结晶蛇》 ▲用▲3DUJ-553输出的“结晶蛇”。 以森田先生的数据为基础输出的东西(左)，和在森田先生的监修下调整后再次输出的最终版本(右)   接下来的作品也是设想立体造型而制作的。 包括沿着水晶和蛇在背上生长的白色物体等大量配置的零件、沿着曲线的身体跳动等在内，整体的6成由Houdini制作，剩下的用ZBrush完成。 如上所述，以前曾用3DUJ-553在长边40cm左右进行3D输出。   “作品的看点是水晶，反正要做成立体的话，我想把素材做成真正的水晶，但是调查之后发现很有可能与劳力不符，所以暂时停下来了。 mimaki先生向我搭话，作为立体造型作品重新开始了。”(森田先生)。   作品3 「Mother Harpy》 ▲用▲3DUJ-553输出的“Mother Harpy”。 以森田先生的数据为基础输出的东西(左)，和在森田先生的监修下调整后再次输出的最终版本(右)   最后的作品是在伯恩数字主办的讲座“ZBrush造型集训”中，当场花了4个小时左右制作的。 “这是不太在意重心、零件、空间等物理限制，作为一幅画的造型作品而制作的作品。 所以，这次为了输出稍微修改了一下数据。 有时填补间隙，有时以叶片根部等需要强度的地方为中心加厚。”(森田先生)。   mimaki也协助修改数据、输出、完成   此次在3DUJ-553上进行输出时，对森田的作品数据进行了检查、输出和支撑材料的去除、最后的涂装等的是mimaki的上原久幸和在该公司的子公司提供输出服务的图形创作的小野敏贵。 【信息】 该公司提供的面向公众的全彩色3D打印机造型服务“GCC-3D”   全彩色3D打印机“3DUJ-553”的特点   此次使用的3DUJ-553是2017年开始发售的、最大输出尺寸为W500×D500×H300mm的旗舰机型。 产品的三大特点。 具有1,000万色以上表现力的出色显色 作为全彩色3D打印机，一直以来都有使用石膏的类型，但由于是用粘接剂凝固石膏粒的方式，所以有外观发白的弱点。 喷墨方式由于固化了墨水本身，所以显色良好。 可以进行透明零件的造型 备有透明墨水，可以实现其他3D打印机无法实现的透明零件的造型。 可以利用水溶性的支撑材料 如果利用水溶性的支撑材料的话，输出后，只要浸泡在水中，支撑材料就会溶解，完成作品。 如果是3DUJ-553，则现有的3D输出中费时的后处理之一，支持材料的去除和支持材料痕迹的处理变得相当简单。 另外，在mima ki中，最大输出尺寸为W200×D200×H70mm，是小型的“3DUJ-2207”也在出售。 “3DUJ-2207是面向入门级的全彩色3D打印机，但从世界范围来看也是很容易引进的机型”(上原)。   数据输入后的作业流程   以PLY格式(点云数据和3D网格保存用的通用格式)输入的数据经小野氏手进行了“错误修正”、“颜色的调整”、“自立的调整”。   1 .错误修正   有关多边形有孔、重叠、边缘有间隙、法线反转等错误，请参见材料杂志”中自动修正的工序。 据说这次从森田先生那里收到的数据没有什么错误，只是在这个Magics上自动修正了几个点而已。   “ZBrush从一开始就考虑制作体积模型，所以使用ZBrush制作的数据没有发生严重错误的情况。 需要注意的是曲面建模器。 会出现用木板拼成的问题，出现有缝隙完全没有背面的问题。”(上原)。   2 .色调调整   这次，首先为了确认色调和强度等而输出的东西，请森田先生进行了监修。   “发色本身非常好，和数据一样，但是在材料半透明的特性上，光扩散后亮度会稍微提高。 所以，对于《炼狱》和《Mother Harpy》，与其说是更有质量的感觉，不如说是想要厚重感，所以降低了亮度，制造了暗色，让阴影和斑点清晰地呈现出黑色。”(森田)。   在3DCG制作中，由于习惯了在工具内通过照明产生的阴影，所以实际上3D输出时无法进行阴影，呈现出缺乏立体感的外观。 因此，就像市面上的手办涂装一样，涂上阴影进行对比，使之看起来很漂亮。   接受森田的反馈，小野进行了对比度的调整和再着色等工作。 而且在第二次的输出中，除了修正的东西以外，作为变化还准备了几个小野先生自己提出色调的东西。   “关于颜色需要注意。 使用3DCG工具工作时，我想通过让着色器和光源的设定尽可能地与现实世界一致，消除不现实的调味，从而防止返工。”(小野)。   3 .调整自立   与在画面内完成的3DCG不同，立体造型必须在现实世界中自立。 为此，需要安装台座，调整重心等调整。 “这次，‘炼狱’有台座，但重心稍微靠后，台座和脚掌的轴很细，所以向后倒下了。 因此，在第二次输出中，在脚下追加了清除零件，使轴变粗。 关于“Mother Harpy”，也另外追加了透明零件的底座”(小野)。   与利用半透明这一素材的作品相得益彰   这次，森田拿着用3DUJ-553输出的作品说:“我认为和主题的亲和性特别重要。 他说:“如果那里沉迷的话，就不需要修改颜色，作为一部作品应该可以成立。”   森田说，当光线照射时，发现透明的边缘涂上了整体，这一点很有特点。 实际上，3DUJ-553的输出是在白色的基础上加上透明层，再在上面加上彩色。 在细小的细节部分，白色的基底较少，透明部分增加，所以可以透视到。   “这种透明感，这种尺寸感的话，我觉得非常有趣。 柔软的东西、动物和花的SSS (次表面脚轮)表现等，根据主题的不同可能会成为新的外观。 我觉得《结晶蛇》的水晶般的层叠也与树脂的层叠不同，相反更好。”(森田)。 上原先生作为创作者活用3DUJ-553的创意，推荐了手掌大小的立体造型作品的小批量生产。 “全彩色3D打印机比较擅长输出小巧复杂的东西。 手工操作的话一个需要一天的时间，3DUJ-553的话可以横向排列10个，一天就能做好。 而且，作为涂装完成品，是可以作为作品销售的水平，所以希望创作者们一定要活用”。   在这次的输出验证中，作为艺术家的感性受到了刺激的森田先生。 采访结束时，他说:“这台3DUJ-553也是如此，但现在3D打印机的材料选择也越来越多了。 也有可以拿出金属或橡胶之类的东西。 所以，我想试着把这些有趣的素材组合起来，做成一个作品。”他对3D打印机的进一步发展充满了期待。  

莫纳什大学的Mimaki 3DUJ-553 3D打印解剖模型达到了新的现实高度

莫纳什大学的Mimaki 3DUJ-553 3D打印解剖模型达到了新的现实高度

2023-12-11

解剖与发育生物学系人体解剖教育中心3D创新与设计工作室，位于莫纳什大学2015年因与德国解剖模型提供商合作而成为头条新闻，埃勒尔-齐默公司。该合作伙伴发布了一套解剖学上精确的3D打印模型，证明对医学科学领域的学生教学具有革命性意义。 虽然人体解剖学教学的“黄金标准”是人体解剖学本身——历史上是以尸体的形式——但这种古老的教学工具充满了后勤、伦理和成本方面的挑战。更不用说可能会让刚开始学习的学生感到不安。防腐处理提高了尸体可以使用的时间，但是它改变了组织的自然颜色和质地，降低了对未来外科医生和医生的价值。   从教学观点的一致性来看，每具尸体都是独一无二的，这意味着每组学生看到的和学到的都是稍有不同的解剖结构。罕见疾病也很难研究，因为缺乏检查特定病理的机会。莫纳什大学认识到3D打印有机会产生没有尸体相关缺点的模型，但保留了一致的学习结果所需的解剖精度。   面对现有的挫折   第一系列模型是使用粉末床喷墨3D打印制作的，其中粘合剂和彩色颜料沉积在粉末床(通常填充有石膏)上，以构建3D模型。基于粉末的3D打印过程创建了脆弱的模型，色彩再现差，需要大量的后处理来提高强度。这使得该过程比预想的要耗费更多的时间，并且最终的模型缺乏真实感和耐用性。莫纳什大学的团队希望进入更准确的颜色表示和模型，更接近地模仿人体解剖中发现的纹理范围。   从教育的角度来看，零件的虚假着色通常是一个好策略:教科书中的“静脉是蓝色的，动脉是红色的”标准被移植到解剖学上精确的3D模型上，帮助医学学生第一次开始全面考虑三维解剖学。然而，该团队还希望更接近他们所代表的系统的真实性，不仅在几何形状方面，而且在着色方面。对于病理学等学科，颜色是一种基本的诊断工具，任何教育模型都需要精确的再现。   用户对第一系列模型的反馈包括粉末床部件有多脆弱，特别是在真实的教育环境中使用时，学生们不断地处理和检查它们。由于打印床的尺寸有限，创建一个解剖模型需要多达11个单独的3D打印部件。这些部分被粘合在一起，这既耗时又进一步影响模型的强度，导致在使用和运输中的破损。   全彩色3D打印解剖部件 3D打印全彩色人体心脏解剖模型 米玛奇的3DUJ-553印刷机 使用Mimaki 3DUJ-553印刷机 全彩色3D打印解剖部件 石膏部件也很重，较大的部件需要设计成带有孔的空心壳体，以释放截留的粉末。该团队发现，创造足够坚固的外壳结构是一个挑战，因为这是从封闭空间疏散粉末。因此，人们寻找并尝试了粉末床系统的替代方案，但是高昂的材料成本和较差的色彩再现性让该团队没有首选的解决方案，直到他们看到了三木木3DUJ-553.   赋予解剖模型生命   在尝试了许多替代方案后，该团队应邀在悉尼观看了一台Mimaki 3DUJ-553，最初对其精确的色彩再现印象深刻。进一步的检查揭示了直接来自印刷的更坚韧和更有触觉的最终部件，其可以包含提供支撑或加强的清晰区域，而不影响较小特征的可见性。   这3DUJ-553的重新创建超过1000万种颜色的能力使该团队最终创建了具有高度视觉真实感的模型。莫纳什大学的团队能够将CT扫描数据与全彩色3D表面扫描相结合，准确地重建健康和疾病状态下的解剖系统。 打印透明材料以显示内部结构的能力意味着学生与模型的互动更接近他们最终与真正的人类患者的体验。诸如神经和血管的精细结构可以用透明材料支撑和保护，而不妨碍可视性。这大大降低了搬运过程中的损坏几率，并提高了模型在教学环境中的耐用性。   3DUJ-553的大型印刷床允许在一个单件中制造更大的零件，并且对于多个更小的零件具有更高的生产能力。   改善教学机会   采用Mimaki 3DUJ-553使该团队能够生成另外两个系列的栩栩如生的解剖模型，这在另一个系列中是不可能的3D打印技术. 代表罕见病理的模型，颜色和几何形状同等重要，现在已经可以生产出来了。这极大地扩大了教学机会，在这些地方，尸体的使用或者由于宗教原因被禁止，或者疾病的罕见性意味着学生没有足够的尸体来展示病理。由于床的尺寸更大，以前由11个零件粘合在一起的模型变成了两个更容易连接的零件。这消除了接合线，进一步提高了模型的触感和强度。   精确的印刷和坚固的材料允许生产3毫米外壳的中空部件。这些部件仍然足够坚固以便搬运，足够轻以便运输，但是足够重以便触摸和舒适搬运。模型的质量吸引了澳大利亚整个大学校园和机构的关注，3D创新和设计工作室团队与许多学术机构、临床团体和商业合作伙伴合作，打印由3D捕捉技术生成的作品。   在大学内外的影响   人体解剖学教育中心3D创新和设计工作室主任贾斯汀·W·亚当斯副教授解释说:“因为我们有外部商业合作伙伴关系和内部研究责任，我们必须更加注重成本，为商业用户提供价值。正因为如此，我们对3D打印机投资回报的相关计算比纯粹的研究运营更加严格。这3DUJ-553的质量能力——与床的尺寸和可靠性相匹配——意味着它在这方面帮助我们做了很多选择。" 莫纳什大学的技术官员米歇尔·奎尔(Michelle Quayle)评论道:“我们已经看到内部学术兴趣的增加，这要归功于3DUJ，例如考古系想要一个全彩色打印的希腊碗，古生物学家要求复制一些全彩色表面扫描的作品。不使用彩色扫描仪的人(例如工程学科的人)不一定想要全彩色打印，他们会更喜欢单一材料，这实际上取决于他们用来创建模型的技术和流程，但我们现在有了选择。”   亚当斯副教授继续说道:“我们希望看到使用Mimaki技术的外科培训和外科模拟领域的发展。一旦外科医生在特定的手术中训练有素并且熟练，特别是那些罕见的或更复杂的手术，他们倾向于通过随时进行这些手术来保持这种技能。与此同时，下一代外科医生仍然需要临床实践，以确保他们拥有适当的技能和培训来接替当前一代外科医生。因此，存在着培训危机——在澳大利亚培训一名外科医生需要100万美元——这不是工资，这只是与培训相关的成本。使用高度精确的3D打印模型来培训外科医生有助于确保学习不受病例数量或特定病理的限制。”

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