Impression 3D

L'impression 3D, également appelée impression stéréoscopique, désigne généralement l'impression par stéréolithographie. Elle repose sur un principe qui simule la différence spatiale perçue par les yeux humains, en enregistrant des pixels sous différents angles et profondeurs sur des matériaux photosensibles. Associée à des matériaux lenticulaires, elle produit un effet tridimensionnel, voire une réalité virtuelle, sur une image de surface bidimensionnelle. Grâce à cette méthode, il est possible de visualiser directement des images tridimensionnelles à l'œil nu, sans aucun outil. Comme pour les stéréogrammes tridimensionnels, les documents imprimés en 3D ne présentent pas d'effet tridimensionnel sur un écran d'ordinateur. Toutefois, après impression, en raison des propriétés particulières du matériau lenticulaire, un effet tridimensionnel est visible sans lunettes stéréoscopiques.
 
Les premières images étaient en noir et blanc (monochromes) et ont ensuite évolué vers la couleur. Actuellement, l'accent est davantage mis sur l'impression 3D et même la réalité virtuelle. La technologie permettant de convertir des images planes en trois dimensions a été introduite il y a plus de 30 ans, mais elle était limitée par les matériaux et des technologies clés non résolues. Par conséquent, elle ne pouvait être appliquée qu'à de petites surfaces et ne pouvait atteindre plus de quatre couches de pseudo-3D (impression 3D), comme on le voit couramment dans les animations créées par des techniques de déplacement d'image.
 
Pour afficher de la profondeur dans l'impression sur feuilles minces ou créer des effets d'animation magiques, on utilise actuellement des feuilles lenticulaires pour l'impression. Les films laser holographiques ne peuvent pas reproduire les couleurs réelles. Actuellement, le lenticulaire le plus utilisé au niveau international est le lenticulaire colonnaire en PET. Le PET présente des avantages tels qu'une transparence élevée, une dureté modérée et une dégradabilité environnementale, ce qui le rend plus adapté au pliage des boîtes en carton et offre des images plus claires que le PP. Pour obtenir la précision d'image souhaitée, on utilise généralement un lenticulaire de 100 à 161 lignes (nombre de bandes lenticulaires par pouce). Les boîtes d'emballage utilisent généralement un lenticulaire de 75 lignes.
 
L'impression lenticulaire exige des normes élevées en matière d'équipement de publication et d'impression, ainsi qu'une expérience professionnelle considérable de la part du personnel de l'usine pour concevoir et imprimer des images tridimensionnelles ou des images animées claires et esthétiques.
 
Actuellement, les boîtes d'emballage tridimensionnelles, les feuilles plastiques tridimensionnelles et les feuilles lenticulaires tridimensionnelles fabriquées à partir de matériaux PET non toxiques, inoffensifs, recyclables et respectueux de l'environnement sont largement utilisées pour l'anti-contrefaçon tridimensionnelle et l'emballage esthétique de produits tels que les cigarettes, l'alcool, les cosmétiques et les médicaments. Elles sont également utilisées dans divers domaines tels que les publicités promotionnelles, les affiches, la photographie de mariage, la papeterie, les calendriers, diverses cartes, cartes postales, étiquettes suspendues et sacs fourre-tout. La technologie 3D peut s'adapter à divers domaines tels que la politique, l'économie, les affaires militaires, la science, la culture et l'art, répondant aux besoins étendus de l'économie et de la société mondiales.
 
Technologie de gaufrage stéréoscopique 3D
 
La technologie de gaufrage stéréoscopique 3D est une nouvelle technologie d'impression tridimensionnelle qui crée des effets tridimensionnels spéciaux avec une série de bandes, d'icônes, de marques et d'autres motifs. La profondeur de champ peut être contrôlée arbitrairement, et même des images super-profondes peuvent être créées.
 
En raison des caractéristiques structurelles du lenticulaire colonnaire tridimensionnel, quelle que soit l'avancement de la technologie d'impression tridimensionnelle traditionnelle et des équipements d'impression, il est impossible de surmonter le phénomène de changements brusques dans l'image tridimensionnelle. Même avec un contrôle précis de la technologie d'impression tridimensionnelle, il peut encore y avoir 2 à 6 changements brusques dans l'image. Si la technologie d'impression tridimensionnelle n'est pas à la hauteur, les points scintillants se déplaceront autour de l'image, ce qui est la raison fondamentale pour laquelle de nombreuses personnes ressentent des vertiges en regardant des images tridimensionnelles.
 
Quelle que soit la finesse de l'image imprimée, si elle cause une gêne aux consommateurs en raison de la technologie d'impression tridimensionnelle, cela affectera dans une certaine mesure l'image du produit. Aujourd'hui, avec l'utilisation de la technologie de gaufrage stéréoscopique 3D, non seulement les vertiges sont éliminés, mais le niveau du produit est également amélioré, attirant les consommateurs et servant de mesure anti-contrefaçon.
 
La plus grande différence entre la technologie de gaufrage stéréoscopique 3D et la technologie d'impression tridimensionnelle traditionnelle réside dans l'absence de changements brusques et de scintillements dans l'effet tridimensionnel. L'image a un effet tridimensionnel sous n'importe quel angle, mais sans points scintillants. En d'autres termes, la visualisation sous n'importe quel angle est confortable sans scintillement, ce que la technologie d'impression tridimensionnelle traditionnelle ne peut pas réaliser.
 
En termes simples, l'impression tridimensionnelle crée une sensation de tridimensionnalité sur une surface plane, donnant à l'image un aspect réaliste et semblant à portée de main. En raison de cette caractéristique, elle a toujours occupé une place importante dans l'industrie de l'impression depuis son introduction sur le marché, et de nombreux domaines utilisent des produits d'impression tridimensionnelle. Leur nouveauté, leur unicité et leurs effets réalistes les rendent mémorables, permettant à davantage d'entreprises de promouvoir efficacement leurs produits.
 
Le principe de l'impression tridimensionnelle consiste à simuler la distance entre les yeux humains. En capturant des images sous différents angles des yeux gauche et droit, en enregistrant les pixels gauche et droit sur des matériaux photosensibles, et en visualisant, l'œil gauche voit les pixels gauches et l'œil droit voit les pixels droits. Les produits fabriqués selon ce principe sont appelés impressions tridimensionnelles. L'impression tridimensionnelle peut reproduire fidèlement des objets, et comme le manuscrit original est un paysage conçu ou photographié, on choisit généralement du papier couché de haute qualité et de l'encre résistante à la chaleur pour l'impression. Par conséquent, la brillance est bonne, les couleurs sont vives, ne se décolorent pas facilement, et la surface du produit imprimé est recouverte d'une couche de lenticulaire cylindrique en relief, permettant une visualisation directe d'images panoramiques en trois dimensions, entre autres caractéristiques. L'effet des images tridimensionnelles doit être démontré par la technologie d'affichage. Ici, l'affichage tridimensionnel fait référence à la reproduction d'informations spatiales tridimensionnelles d'images, ce qui est une autre condition de base pour obtenir une vision tridimensionnelle. Il existe principalement deux méthodes pour réaliser un affichage tridimensionnel : l'affichage bidirectionnel et l'affichage multidirectionnel.
 
Étant donné que le manuscrit original de l'impression tridimensionnelle est constitué de pixels étroitement agencés, après la fabrication des plaques et l'impression, il doit être combiné avec une plaque lenticulaire. Par conséquent, lors du choix de l'angle de trame, en plus de prendre en compte le moiré formé entre les plaques de trame, il faut également faire attention au moiré formé par les angles de chaque trame et les lignes de pixels et les lignes de la plaque lenticulaire. Par exemple, il n'est pas approprié de choisir 0 degré en impression tridimensionnelle car les lignes de trame horizontales sont les plus évidentes, et 0 degré est orthogonal aux lignes de pixels et aux lignes lenticulaires, ce qui interfère avec la clarté et la profondeur de l'image. En impression tridimensionnelle, les angles pour les plaques cyan et noir sont les mêmes, déterminés par leurs caractéristiques. Comme les produits d'impression tridimensionnelle doivent être combinés avec des plaques plastiques, et que la plupart de ces plaques lenticulaires ont un certain degré de gris, lors de l'utilisation d'une trame fine de 300 lignes, seulement environ 85 % à 90 % d'exposition est nécessaire lors de la fabrication des plaques ; sinon, il est sujet à un flou de plaque, et il est nécessaire d'augmenter la quantité d'encre dans les zones de tons sombres pour obtenir un effet de 90 % à 95 %. Par conséquent, la densité d'encre couleur de l'impression tridimensionnelle est plus élevée que celle de l'impression offset quadri. Généralement, pour l'impression offset à plat : Y : 1-1,1, M : 1,4-1,5, C : 1,5-1,6 ; pour l'impression tridimensionnelle : Y : 1,33-1,35, M : 1,31-1,33, C : 2. Si la superposition des trois encres approche le gris neutre, pour réduire l'erreur causée par la quatrième superposition, il n'est pas nécessaire d'imprimer à nouveau une plaque noire, et le même angle peut être utilisé pour les plaques cyan et noir pour un contrôle flexible. Lors d'une exposition continue en petit format, la température de la source lumineuse d'exposition peut provoquer un rétrécissement du film, entraînant des changements dans la distance de trame entre les expositions avant et arrière, affectant la précision de l'orientation d'impression. Par conséquent, il est idéal d'utiliser un film continu composé de films sous-couleur pour l'exposition. Lors de la copie du positif, il est nécessaire d'avoir un film de ligne étroitement adapté au film et au film photosensible, y compris la même distance de moiré. Des plaques de photocomposition avec un bon pouvoir expressif doivent être utilisées pour la fabrication des plaques. La méthode d'impression choisie pour l'impression tridimensionnelle doit garantir que la sensation tridimensionnelle n'est pas perdue à cause de l'impression, que la précision de superposition est bonne et qu'elle convient à la production de masse. Pour l'impression offset à plat : la fabrication des plaques, la précision de superposition d'impression et l'endurance d'impression sont relativement bonnes, les produits imprimés ont une meilleure sensation tridimensionnelle, la fabrication des plaques est stable et la production de masse est possible ; l'héliogravure : la fabrication des plaques et la précision de superposition d'impression ne sont pas bonnes, mais l'endurance d'impression est relativement bonne, les produits imprimés ont un bon effet tridimensionnel, mais l'effet d'impression multicolore n'est pas bon ; la collotypie : la modulation de la fabrication des plaques est instable, l'endurance d'impression est faible, la précision d'impression des produits imprimés est relativement bonne, la sensation tridimensionnelle est meilleure, mais elle ne convient pas à la production de masse. L'impression tridimensionnelle utilise généralement la technologie d'impression offset à plat. La qualité de l'impression tridimensionnelle a un impact significatif sur l'effet visuel des images tridimensionnelles. En raison des effets de focalisation et d'obstruction du lenticulaire, des lignes de trame claires et une superposition précise sont nécessaires, avec une erreur de repérage des couleurs ne dépassant pas 0,02 mm, et l'encre doit être propre et ne pas se décolorer facilement. Des presses quadri de haute précision sont utilisées pour l'impression, et les lignes de repérage doivent converger strictement. De plus, l'atelier doit avoir des conditions de température et d'humidité constantes. Comparé aux conditions ci-dessus, les photographies tridimensionnelles adoptent généralement des méthodes de fabrication de plaques offset. Le film de l'image tridimensionnelle photographiée est séparé électroniquement en couleurs ou directement tramé.
 
La principale différence entre les matériaux utilisés en impression tridimensionnelle et ceux utilisés en impression à plat réside dans l'utilisation de matériaux lenticulaires. Les matériaux lenticulaires comprennent principalement des feuilles lenticulaires tridimensionnelles en plastique dur et des feuilles lenticulaires tridimensionnelles en plastique souple. Les feuilles lenticulaires tridimensionnelles en plastique dur sont fabriquées à partir de matières premières en polystyrène traitées par moulage par injection pour former des feuilles lenticulaires cylindriques en relief. Le polystyrène est incolore et transparent (transparence atteignant 88 %-92 %), avec un indice de réfraction de 1,59-1,6. Il n'est pas étirable et est inflammable. Son indice de réfraction élevé lui confère un bon brillant. Le traitement des plastiques transparents produit une contrainte de biréfringence, des effets optiques. Sa résistance à la traction est de 3,52-6,33 MPa, sa résistance à la flexion est de 6,12-9,84 MPa et sa température de déformation thermique est de 70°C-98°C. Les propriétés chimiques du polystyrène incluent la résistance à certaines huiles minérales, acides organiques, alcalis, sels, alcools de faible poids moléculaire et leurs solutions aqueuses. Il se ramollit après avoir été attaqué par des hydrocarbures, des cétones et des esters gras supérieurs et se dissout dans les hydrocarbures aromatiques et les monomères tels que le toluène, le xylène et le styrène. Dans certains cas, le degré d'attaque des réactifs chimiques sur le polystyrène peut être réduit par des mesures de recuit et de relaxation des contraintes. Les feuilles lenticulaires tridimensionnelles en plastique souple utilisent principalement des substrats en polychlorure de vinyle pressés en feuilles lenticulaires tridimensionnelles en plastique souple par des tambours lenticulaires métalliques ou des plaques lenticulaires. Le polychlorure de vinyle est un composé polymère obtenu par polymérisation du chlorure de vinyle et est difficile à brûler. Bien que le polychlorure de vinyle et le polyéthylène soient tous deux blanc laiteux, le polychlorure de vinyle peut être transformé en films incolores, transparents et brillants et en films de diverses souplesses selon la teneur en plastifiants. Ce matériau est également très résistant au thermoscellage par impulsions, au thermoscellage à haute fréquence et au collage. Les propriétés chimiques du polychlorure de vinyle incluent une bonne résistance à la corrosion chimique, mais une mauvaise stabilité thermique et résistance à la lumière. Il commence à décomposer le chlorure d'hydrogène à 140°C, donc des stabilisants doivent être ajoutés lors de la fabrication. La teneur en chlore du polychlorure de vinyle est de 56 %-58 %, et le polychlorure de vinyle de faible poids moléculaire est soluble dans les cétones, les esters et les solvants d'hydrocarbures chlorés. Le polychlorure de vinyle de haut poids moléculaire est moins soluble.