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苹果彩色3D打印机专利曝光 有两个打印头
时间:2015-12-13    评论:0
    来源:中关村在线

    最近几年,3D打印技术已经变得越来越方便,有更多的3D设计文件可供下载,桌面级3D打印机的价格也呈现出下降的趋势,这就让更多的人逐渐了解并使用3D打印机。不过,在彩色或者多色3D打印领域,由于相关技术和设备的价格过高,只有很小一部分人使用。但是,这一状况可能会发生变化,因为就一系列专利申请动作来看,俗称全球“最贵”的公司苹果很可能正在研发彩色的3D打印机。

    此次苹果透露出他们想要打造的3D打印机的计划并不是有意为之,而是美国专利商标局公布的一项专利申请把他们“出卖”了。2015年12月3日,美国专利和商标局(USPTO)通过了一项苹果申请的专利,名称是“三维打印有颜色物体的方法”,这份专利描述了一种可以打印多彩结构的3D打印机。虽然市场上已经存在这种机器,但大部分都是专业原型制作和工业工具。


苹果3D打印机概念图

    据了解,该公司申请的专利名称为《彩色对象的3D打印方法和装置》,标题一目了然,这是一种可以直接变成产品的技术。如果这项研究有所成果的话,我们真的可能有一天看到苹果公司将3D打印技术引入主流。 

    苹果提出的系统基于现代3D打印技术,通过层叠材料打造三维物体,常用耗材依旧是PLA,大部分解决方案通过加热和挤压PLA或ABS纤维至打印机头,并允许机头在X、Y和Z轴上运动。

    目前消费级3D打印机都仅限于单色打印,虽然更换打印材料可以实现打印物体的彩色化,但过程非常复杂,而且质量不高,而苹果在这次的专利申请上明确表示,这套新系统使用了两个打印头,一个用于存放打印耗材,就像我们常见的3D打印头一样,另一个打印头更像2D打印机中的喷墨打印头,它的作用是在打印过程中将指定的颜色施加到打印物体上。

    ■ 苹果彩色3D打印机配有两个打印头

    苹果公司在专利申请中囊括了这种打印方法的各种版本,比如让打印头彼此平行对齐,或者让涂色打印头单独使用一个支撑结构,与耗材打印头分开。在颜色施加方面,苹果的专利也列出了几种可能性,其中包括当耗材打印头沉积完一层之后,涂色打印头跟着附上颜色,或者是整个3D打印对象打印完成以后,再用涂色打印头围着对象进行喷漆上色。



    简单理解,这两个打印头是可以同时工作的,涂色打印头与耗材打印在同一个支撑杆上平行工作,另一种情况是涂色打印头单独工作。当耗材打印头在移动平台上不断喷出“液态转化固态”材料时,要求两种打印头在两种情况下都能进行工作。



    此外,在专利申请中,苹果公司提到的几种施加颜色的方案包括喷墨技术,使用喷嘴、使用喷枪和多色标记,以及一些替代性的着色工艺,该工艺主要是在对象被打磨处理之后再添加颜色。该项专利宣称,使用此工艺能够高效创建包括多种颜色的3D打印对象,它能够扩大3D打印机可打印对象的范围,并将其扩展到更多的日常对象上,例如,消费者可以使用这种3D打印机在家打印玩具。

    该专利最早是在2014年5月30日提交的,专利发明人是Howard A. Miller和Geoffrey Stahl,后者是苹果公司游戏和图形软件工程总监,负责许多iOS和OS X技术的开发工作。

    ■ 苹果CUPS系统支持多数开源3D打印机

    其实早在今年5月份,Global Equities Research公司分析师Trip Chowdhry就发布了很多关于苹果准备进入3D打印机市场的预测,但Chowdhry并没有提供苹果3D打印机计划的细节,只是表示公司在硬件方面的经验与3D打印机方面的知识产权将帮助实现最终的目标。Chowdhry还提到了苹果去年收购的PrimeSense公司,这家公司的3D传感器曾经配备在微软第一代Kinect体感设备中。PrimeSense的技术对于苹果3D打印计划至关重要。


CPUS能够令电脑变成一台打印服务器,通过打印协议(IPP)进行处理

    而在8月初,苹果公司发布了其最新版的通用Unix打印系统(CUPS)——CUPS 2.1的首个候选发布版本(RC1)中增加了对于3D打印机的基本支持。CUPS是Unix操作系统下的标准打印系统,能够让电脑变成一台打印服务器,运行CUPS的计算机能够从客户端计算机那里接受任务,进行处理并将它们分配给不同的打印机。它原本是一款开源软件,2007年被苹果公司收购,并雇佣了首席开发人员Michael Sweet。但是苹果公司在将其收购以后,仍然承诺保持CUPS的开源状态。

    CUPS的此更新包括了几个改变,bug修复和补充。新增的功能包括了对于基本的3D打印机的支持,没有内置过滤器,基本框架来自打印工作组(PWG)白皮书的政策和模板。这也意味着CUPS支持大部分的开源3D打印机,但是建立在封闭技术框架上的3D打印机则有可能不会得到支持。

    此外, CUPS的这个最新版本的其他变化包括:更新了autoconf源;dnssd和USB后端的信号处理器已得到修复;修复了Linux上的固定domain socket支持;关于journald支持的bug已经修复。

    ■ Mcor公司高清彩色3D打印机IRIS HD

    目前苹果的这项专利只是处于专利申请阶段,至于能不能推出一款能实现彩色3D打印的机器,现在还不能妄下结论,但就在彩色3D打印方面,来自荷兰的Mcor公司已经走在了前列。

    今年5月份,一家专注于彩色三维打印机的爱尔兰制造商Mcor公司,推出了一款全彩高清IRIS HD 3D打印机,相比其他彩色3D打印机,Mcor IRIS打印机优势在于其色彩多样、耗材与操作成本低廉。

    目前市场上有几款全彩色的3D打印机,尽管它们都能够打印出比较大的模型,但在一些重要的地方还有很多不足之处,其中材料成本过高是比较明显的缺陷。尽管有很多材料可以重复使用,但并不是全部都能够回收再用。


Mcor公司IRIS HD 3D打印机

    此外,尽管基于喷墨技术的彩色工艺效果很好,但是细节上还是有不足之处。另外,大多数的彩色3D打印机不仅需要大量的后处理,实际上可能还需第二件装备作为备用。除了附加的设备成本之外,在3D打印完成后除去多余的粉末材料也是一件相当耗时的工作。


高清的IRIS HD 3D打印机打印出来的对象细节更加清晰

    但这些对于基于纸质材料的Mcor IRIS打印机来说完全不是问题,同样使用喷墨打印技术,但打印对象并不是塑料或者石膏粉末材料,而是标准的复印纸。它的工作原理很简单,IRIS打印机会把3D模型的一个切片打印在一张纸上,同时喷洒粘合剂,与此同时,还会有另外一个刀片沿着模型的外部轮廓进行切割,所以,一旦打印完成,多余的纸张很容易就能去掉。

    在打印模型视觉效果方面,IRIS打印机打印出来的对象细节更加清晰,并且拥有360°高清色彩和更为耐久的切割刀片。升级后的IRIS HD技术,采用了新的打印算法,使色彩更清晰,同时提供更高的精确度和使用更少的墨水。而且新配置的硬质合金切削刀片,能够使用相当长的时间,并能够生成逼真的外观。

    ■ 设计师眼中的苹果3D打印机长啥样?

    从以上信息可以看到,不管到最后苹果公司能否真正研发出彩色的3D打印机,也不管Mcor公司如何改进其彩色3D打印机技术,但有一点是可以肯定的,每种技术都因其特殊功能而脱颖而出,色彩将发挥着重要作用,如果苹果公司能在色彩方面加以突破,那么研发彩色3D打印的梦想就等于成功了一半。


概念设计师通过想象描绘出的苹果3D打印机iPrinter的模样

    此外,传言还称,知名苹果产品概念设计师Martin Hajek近日通过自己的想象描绘出一款苹果3D打印机的模样,Hajek为这款打印机取了一个很有苹果风格的名称——iPrinter,实际上这也是很多人猜测苹果3D打印机的名称。从外形上看,这款概念iPrinter兼容了苹果自家的经典G4 Cube设计,同时加入了知名3D打印机产品Makerbot的元素。

    为了更加突出苹果的风格,设计师甚至还在打印机的顶部加入了触控功能,然而,正如绝大多数概念设计产品一样,我们在这里看到的苹果打印机似乎并没有实际投入生产的可能性,因为市面上的3D打印机都跟这个都不太一样,至少长成这个样子的3D打印机还没有什么实际的用途。 


苹果3D打印机概念图

    早在2014年4月,市场调研机构就在一份报告中预测,3D打印市场即将进入繁荣阶段,全球3D打印市场规模将会在2018年达到162亿美元,对苹果来说,这也是一个可以进军的领域。不少分析师相信,苹果未来将会推出一款独特的3D打印设备,因为苹果在这方面拥有相关的技术专利,而且他们的硬件设计本来就有很扎实的基本功,所以,也许Apple Car之后,下一步是Apple Printer,至于说展现在我们面前的苹果彩色3D打印机到底是什么样的,现在还不得而知,一切都在猜测中,但可以肯定的是苹果不会让我们失望的,就让我们就拭目以待吧。

标签:苹果3D打印
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