加拿大西部大學(xué)推出SpecOptiBlend軟件，實(shí)現(xiàn)再生塑料的定制彩色3D打印

2025年4月16日，南極熊獲悉，加拿大西部大學(xué)的研究人員開發(fā)了一款開源軟件，能夠利用回收的塑料廢棄物創(chuàng)建定制顏色的3D打印耗材。該研究已發(fā)表在《先進(jìn)制造》雜志上，概述了一種方法，使用戶能夠?qū)U棄塑料轉(zhuǎn)化為個(gè)性化、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的3D打印原料，從而支持分布式回收和增材制造（DRAM）領(lǐng)域。

△壓縮廢塑料樣品示意

研究人員指出：“開源的SpecOptiBlend軟件在利用再生塑料生產(chǎn)定制顏色的3D打印耗材方面表現(xiàn)出色，有效地解決了回收過程中顏色不一致的普遍問題。這一進(jìn)步標(biāo)志著將循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則融入3D打印實(shí)踐的重要一步。”

△相關(guān)論文研究題目為“利用廢塑料光學(xué)建模創(chuàng)建定制3D打印材料顏色”（傳送門）

SpecOptiBlend融合色彩理論和開源設(shè)計(jì)

這款工具將編程與色彩理論相結(jié)合，旨在優(yōu)化3D打印過程中的配色問題。特別設(shè)計(jì)用于Recyclebots（一種開源機(jī)器，能夠?qū)U塑料轉(zhuǎn)化為3D打印耗材），該軟件使用戶能夠利用回收材料生產(chǎn)具有定制顏色的耗材，從而提高增材制造的可持續(xù)性和創(chuàng)新性。

DRAM（分布式回收和增材制造）方法支持使用再生塑料和免費(fèi)提供的3D打印設(shè)計(jì)來分散生產(chǎn)個(gè)性化商品。DRAM的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋教育工具、家居用品到輔助設(shè)備，為傳統(tǒng)消費(fèi)品提供低成本的替代品。

△使用廢塑料的光學(xué)建模創(chuàng)建自定義3D打印材料顏色

在研究過程中，首先對(duì)廢舊塑料加工后的光譜反射率進(jìn)行了分析，并運(yùn)用庫貝爾卡-蒙克（Kubelka-Munk）理論對(duì)顏色混合進(jìn)行了初步估算。該過程已經(jīng)集成到免費(fèi)的軟件工具中。目前，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了三種優(yōu)化方法：Nelder-Mead優(yōu)化法、帶邊界的有限內(nèi)存BFGS（Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno）優(yōu)化法和順序最小二乘二次規(guī)劃優(yōu)化法。他們根據(jù)均方根誤差（RMS）和色差（ΔE CIE-2000）等標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估了這些方法的效果。研究結(jié)果顯示，Nelder-Mead方法在色彩精度和RMS之間實(shí)現(xiàn)了最佳平衡，這對(duì)于生成高質(zhì)量的色彩至關(guān)重要。

在線平臺(tái)用戶通過采用商用塑料自行制作玩具，而非購買市售產(chǎn)品，一個(gè)月內(nèi)節(jié)省了超過400萬美元。西方大學(xué)Thompson創(chuàng)新主席Joshua Pearce教授解釋道：“消費(fèi)者僅需投資約250美元購買一臺(tái)桌面3D打印機(jī)，便可通過自制產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)超過100%的投資回報(bào)率。如果使用再生塑料，投資回報(bào)率將進(jìn)一步提高。例如，利用回收機(jī)器人（一種廢舊塑料擠出機(jī)）處理廢舊電腦塑料，可以打印出300個(gè)相機(jī)鏡頭遮光罩，成本與在亞馬遜上購買單個(gè)遮光罩相當(dāng)?！?br />
研究人員總結(jié)道：“毫無疑問，3D打印和分布式回收技術(shù)已經(jīng)成熟，消費(fèi)者可以用遠(yuǎn)低于市場(chǎng)價(jià)格的成本自行生產(chǎn)產(chǎn)品。如今，借助開源技術(shù)，我們可以生產(chǎn)更多種類的產(chǎn)品，包括無限的定制顏色。我非常期待看到人們制作和分享這些產(chǎn)品。”