Druk 3D

Druk 3D, nazywany także drukiem stereoskopowym, zwykle odnosi się do druku stereolitograficznego. Wykorzystuje zasadę symulującą różnicę przestrzenną postrzeganą przez ludzkie oczy, rejestrując piksele pod różnymi kątami i na różnych głębokościach na materiałach światłoczułych. W połączeniu z materiałami soczewkowymi (siatką soczewkową) uzyskuje się efekt trójwymiarowy, a nawet wirtualną rzeczywistość na dwuwymiarowym obrazie. Dzięki tej metodzie można oglądać obrazy trójwymiarowe bezpośrednio oczami, bez użycia jakichkolwiek narzędzi. Podobnie jak w przypadku stereogramów trójwymiarowych, materiały drukowane w 3D nie wykazują efektu trójwymiarowego na ekranie komputera. Jednak po wydrukowaniu, dzięki specjalnym właściwościom materiału soczewkowego, efekt trójwymiarowy jest widoczny bez potrzeby używania okularów stereoskopowych.
 
Wczesne obrazy były czarno-białe (monochromatyczne), później ewoluowały do kolorowych. Obecnie kładzie się większy nacisk na druk 3D, a nawet wirtualną rzeczywistość. Technologia przekształcania płaskich obrazów w trójwymiarowe została wprowadzona ponad 30 lat temu, ale była ograniczona przez materiały i nierozwiązane kluczowe technologie. W rezultacie można ją było stosować tylko na małych powierzchniach i uzyskać nie więcej niż cztery warstwy pseudo-3D (druku 3D), jak to często widać w animacjach tworzonych techniką przesunięcia obrazu.
 
Aby pokazać głębię w druku cienkowarstwowym lub stworzyć magiczne efekty animacji, obecnie do druku używa się arkuszy soczewkowych. Holograficzna folia laserowa nie odwzorowuje prawdziwych kolorów. Obecnie najczęściej stosowaną na świecie siatką soczewkową jest siatka kolumnowa PET. PET ma zalety takie jak wysoka przezroczystość, umiarkowana twardość i biodegradowalność, dzięki czemu lepiej nadaje się do składania pudełek i zapewnia wyraźniejsze obrazy w porównaniu z PP. Aby uzyskać pożądaną dokładność obrazu, zwykle stosuje się siatkę od 100 do 161 linii (liczba pasków siatki na cal). W pudełkach opakowaniowych zwykle używa się siatki 75 linii.
 
Druk na siatce soczewkowej wymaga wysokich standardów sprzętu do przygotowania i druku oraz dużego doświadczenia zawodowego personelu fabryki, aby zaprojektować i wydrukować wyraźne i estetyczne obrazy trójwymiarowe lub animowane.
 
Obecnie trójwymiarowe pudełka opakowaniowe, trójwymiarowe arkusze plastikowe i trójwymiarowe arkusze soczewkowe wykonane z nietoksycznego, nieszkodliwego, nadającego się do recyklingu i przyjaznego dla środowiska materiału PET są szeroko stosowane do trójwymiarowego zabezpieczania przed podrabianiem i estetycznego pakowania produktów takich jak papierosy, alkohol, kosmetyki i leki. Są również używane w różnych dziedzinach, takich jak reklamy promocyjne, plakaty, fotografia ślubna, artykuły piśmienne, kalendarze, różne karty, pocztówki, zawieszki i torby na zakupy. Technologia 3D może dostosować się do różnych dziedzin, takich jak polityka, gospodarka, wojskowość, nauka, kultura i sztuka, zaspokajając szerokie potrzeby globalnej gospodarki i społeczeństwa.
 
Technologia trójwymiarowego tłoczenia stereoskopowego
 
Technologia trójwymiarowego tłoczenia stereoskopowego to nowatorska technologia druku trójwymiarowego, która tworzy specjalne efekty trójwymiarowe za pomocą szeregu pasków, ikon, znaków towarowych i innych wzorów. Głębię ostrości można dowolnie kontrolować, a nawet tworzyć obrazy o supergłębi.
 
Ze względu na cechy strukturalne trójwymiarowej siatki kolumnowej, niezależnie od tego, jak zaawansowana jest tradycyjna technologia druku trójwymiarowego i sprzęt drukarski, nie można przezwyciężyć zjawiska nagłych zmian w obrazie trójwymiarowym. Nawet przy precyzyjnej kontroli technologii druku trójwymiarowego mogą wystąpić od 2 do 6 nagłych zmian w obrazie. Jeśli technologia druku trójwymiarowego nie spełnia standardów, migoczące punkty przemieszczają się po obrazie, co jest podstawową przyczyną zawrotów głowy u wielu osób oglądających obrazy trójwymiarowe.
 
Niezależnie od tego, jak wykwintny jest wydrukowany obraz, jeśli powoduje dyskomfort u konsumentów z powodu technologii druku trójwymiarowego, wpływa to w pewnym stopniu na wizerunek produktu. Obecnie, dzięki zastosowaniu technologii trójwymiarowego tłoczenia stereoskopowego, nie tylko eliminuje się zawroty głowy, ale także podnosi się klasę produktu, przyciągając konsumentów i stanowiąc pewien środek zabezpieczający przed podrabianiem.
 
Największa różnica między technologią trójwymiarowego tłoczenia stereoskopowego a tradycyjną technologią druku trójwymiarowego polega na braku nagłych zmian i migotania w efekcie trójwymiarowym. Obraz ma efekt trójwymiarowy z każdego kąta, ale nie ma migoczących punktów. Innymi słowy, oglądanie z dowolnego kąta jest komfortowe, bez migotania, czego nie można osiągnąć tradycyjną technologią druku trójwymiarowego.
 
Mówiąc prosto, druk trójwymiarowy tworzy wrażenie trójwymiarowości na płaskiej powierzchni, sprawiając, że obraz wydaje się realistyczny i na wyciągnięcie ręki. Ze względu na tę cechę od momentu wprowadzenia na rynek zawsze zajmował ważne miejsce w przemyśle drukarskim, a wiele dziedzin wykorzystuje produkty druku trójwymiarowego. Jego nowość, wyjątkowość i realistyczne efekty sprawiają, że zapadają w pamięć, pozwalając większej liczbie firm skutecznie promować swoje produkty.
 
Zasada druku trójwymiarowego polega na symulacji odległości między ludzkimi oczami. Poprzez rejestrację obrazów z różnych kątów lewego i prawego oka, zapisanie lewych i prawych pikseli na materiałach światłoczułych oraz oglądanie, lewe oko widzi lewe piksele, a prawe oko widzi prawe piksele. Produkty wykonane według tej zasady nazywane są drukiem trójwymiarowym. Druk trójwymiarowy może realistycznie odtworzyć obiekty, a ponieważ oryginalny projekt jest zaprojektowanym lub sfotografowanym krajobrazem, do druku wybiera się zazwyczaj wysokiej jakości papier kredowy i atrament odporny na ciepło. Dlatego połysk jest dobry, kolory są jasne, nie blakną łatwo, a powierzchnia wydrukowanego produktu jest pokryta warstwą wklęsło-wypukłej siatki cylindrycznej, co pozwala na bezpośrednie oglądanie panoramicznych obrazów w trójwymiarze, między innymi. Efekt obrazów trójwymiarowych musi być pokazany przez technologię wyświetlania. Tutaj wyświetlanie trójwymiarowe odnosi się do odtwarzania trójwymiarowej informacji przestrzennej obrazów, co jest kolejnym podstawowym warunkiem uzyskania widzenia trójwymiarowego. Istnieją głównie dwie metody uzyskania wyświetlania trójwymiarowego: wyświetlanie dwukierunkowe i wielokierunkowe.
 
Ponieważ oryginalny projekt druku trójwymiarowego składa się z blisko rozmieszczonych pikseli, po wykonaniu form drukowych i druku musi zostać połączony z płytą soczewkową. Dlatego przy wyborze kąta rastra, oprócz uwzględnienia wzoru mory powstającego między płytami rastrowymi, należy również zwrócić uwagę na wzór mory tworzony przez kąty każdego rastra oraz linie pikseli i linie płyty soczewkowej. Na przykład nie jest odpowiednie wybieranie 0 stopni w druku trójwymiarowym, ponieważ poziome linie rastra są najbardziej widoczne, a 0 stopni jest prostopadłe do linii pikseli i linii siatki, co zakłóca klarowność i głębię obrazu. W druku trójwymiarowym kąty dla płyt cyan i czarnej są takie same, określone przez ich właściwości. Ponieważ produkty druku trójwymiarowego muszą być łączone z płytami plastikowymi, a większość tych płyt soczewkowych ma pewien stopień szarości, przy stosowaniu drobnego rastra 300 linii podczas wykonywania form drukowych potrzebna jest ekspozycja tylko około 85% do 90%; w przeciwnym razie łatwo o rozmycie formy, konieczne jest zwiększenie ilości atramentu w obszarach ciemnych, aby uzyskać efekt 90% do 95%. Dlatego gęstość kolorowego atramentu w druku trójwymiarowym jest wyższa niż w płaskim druku czterokolorowym. Ogólnie dla płaskiego druku offsetowego: Y: 1-1,1, M: 1,4-1,5, C: 1,5-1,6; dla druku trójwymiarowego: Y: 1,33-1,35, M: 1,31-1,33, C: 2. Jeśli nakładka trzech kolorów atramentu zbliża się do szarości neutralnej, aby zmniejszyć błąd spowodowany czwartą nakładką, nie ma potrzeby ponownego drukowania płyty czarnej, a ten sam kąt można zastosować zarówno dla płyt cyan, jak i czarnej, dla elastycznej kontroli. Podczas ciągłej ekspozycji małoformatowej temperatura źródła światła ekspozycji może powodować skurcz folii, co prowadzi do zmiany odległości rastra między ekspozycją przednią i tylną, wpływając na dokładność orientacji druku. Dlatego idealne jest użycie folii ciągłej złożonej z folii podkolorowych do ekspozycji. Podczas kopiowania pozytywu konieczna jest folia liniowa ściśle dopasowana do folii i folii światłoczułej, w tym o tej samej odległości mory. Do wykonywania form drukowych należy używać płyt fotoskładanych o dobrej sile wyrazu. Metoda druku wybrana dla druku trójwymiarowego musi zapewniać, że wrażenie trójwymiarowości nie zostanie utracone z powodu druku, dokładność nakładania będzie dobra i będzie odpowiednia do masowej produkcji. Dla płaskiego druku offsetowego: wykonywanie form, dokładność nakładania druku i trwałość form są stosunkowo dobre, wydrukowane produkty mają lepsze wrażenie trójwymiarowości, wykonywanie form jest stabilne i możliwa jest masowa produkcja; dla druku wklęsłego: wykonywanie form i dokładność nakładania druku nie są dobre, ale trwałość form jest stosunkowo dobra, wydrukowane produkty mają dobry efekt trójwymiarowy, ale efekt druku wielokolorowego nie jest dobry; dla kolotypii: modulacja wykonywania form jest niestabilna, trwałość form niska, dokładność druku wydrukowanych produktów stosunkowo dobra, wrażenie trójwymiarowości lepsze, ale nie nadaje się do masowej produkcji. Druk trójwymiarowy zazwyczaj wykorzystuje technologię płaskiego druku offsetowego. Jakość druku trójwymiarowego ma znaczący wpływ na efekt wizualny obrazów trójwymiarowych. Ze względu na efekt ogniskowania i przeszkadzania siatki wymagane są wyraźne linie rastra i dokładne nakładanie, z błędem rejestracji kolorów nie większym niż 0,02 mm, a atrament musi być czysty i nie może łatwo blaknąć. Do druku używa się wysokoprecyzyjnych maszyn czterokolorowych, a linie rejestracyjne muszą ściśle się zbiegać. Ponadto warsztat musi mieć stałą temperaturę i wilgotność. W porównaniu z powyższymi warunkami, fotografie trójwymiarowe zwykle przyjmują metody wykonywania form offsetowych. Folia sfotografowanego obrazu trójwymiarowego jest elektronicznie separowana kolorowo lub bezpośrednio rastrowana.
 
Główna różnica między materiałami stosowanymi w druku trójwymiarowym a materiałami stosowanymi w druku płaskim polega na użyciu materiałów soczewkowych. Materiały arkuszy soczewkowych obejmują głównie twarde plastikowe arkusze soczewkowe 3D i miękkie plastikowe arkusze soczewkowe 3D. Twarde plastikowe arkusze soczewkowe 3D są wykonane z surowca polistyrenowego przetwarzanego metodą wtryskiwania w celu uformowania wklęsło-wypukłych cylindrycznych arkuszy soczewkowych. Polistyren jest bezbarwny i przezroczysty (przezroczystość osiąga 88%-92%), o współczynniku załamania 1,59-1,6. Jest nierozciągliwy i palny. Jego wysoki współczynnik załamania nadaje mu dobry połysk. Przetwarzanie przezroczystych tworzyw sztucznych powoduje naprężenia dwójłomne, efekty optyczne. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 3,52-6,33 MPa, wytrzymałość na zginanie 6,12-9,84 MPa, a temperatura odkształcenia cieplnego 70°C-98°C. Właściwości chemiczne polistyrenu obejmują odporność na niektóre oleje mineralne, kwasy organiczne, zasady, sole, niższe alkohole i ich roztwory wodne. Mięknie po ataku węglowodorów, ketonów i wyższych estrów tłuszczowych i rozpuszcza się w węglowodorach aromatycznych i monomerach, takich jak toluen, ksylen i styren. W niektórych przypadkach stopień ataku odczynników chemicznych na polistyren można zmniejszyć poprzez wyżarzanie i usuwanie naprężeń. Miękkie plastikowe arkusze soczewkowe 3D wykorzystują głównie podłoża z polichlorku winylu tłoczone w miękkie plastikowe arkusze soczewkowe 3D za pomocą metalowych bębnów soczewkowych lub płyt soczewkowych. Polichlorek winylu jest związkiem wielkocząsteczkowym otrzymywanym przez polimeryzację chlorku winylu i jest trudny do spalenia. Chociaż zarówno polichlorek winylu, jak i polietylen są mlecznobiałe, z polichlorku winylu można wytworzyć bezbarwne, przezroczyste, błyszczące folie i folie o różnej miękkości w zależności od zawartości plastyfikatorów. Materiał ten jest również bardzo odporny na zgrzewanie impulsowe, zgrzewanie wysokoczęstotliwościowe i klejenie. Właściwości chemiczne polichlorku winylu obejmują dobrą odporność na korozję chemiczną, ale słabą stabilność termiczną i odporność na światło. Zaczyna rozkładać chlorowodór w temperaturze 140°C, więc podczas produkcji należy dodawać stabilizatory. Zawartość chloru w polichlorku winylu wynosi 56%-58%, a niskocząsteczkowy polichlorek winylu jest rozpuszczalny w ketonach, estrach i rozpuszczalnikach chlorowcowanych. Wysokocząsteczkowy polichlorek winylu jest mniej rozpuszczalny.