富士施樂要刮起3D打印數(shù)據(jù)格式的小方塊風？

關(guān)于3D打印數(shù)據(jù)格式，2015年4月底，微軟主導(dǎo)創(chuàng)立了3MF聯(lián)盟，制定了新的3D打印文件格式3MF，由于一改原有的三角網(wǎng)格的計算方式，3MF模型采用了一個文件不同精度的算法，這將幫助3D打印精度上實現(xiàn)很大程度的改觀。同時，3MF還包含了材料、顏色等不同信息，可以促使越來越多的復(fù)合3D打印技術(shù)的發(fā)展。而且自Windows 8.1起后的所有Windows系統(tǒng)都預(yù)裝了3D打印應(yīng)用3D Builder,而2016年3D Builder的電腦端裝機量將超過15億臺，這意味著在很多人接觸到3D打印之前，其設(shè)備里就已經(jīng)預(yù)裝了可以被3D打印機讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式。
正當我們感覺3MF大有取代STL而一統(tǒng)天下的勢頭，來自日本富士施樂和日本慶應(yīng)大學宣布共同開發(fā)出了可比以往格式提高打印表現(xiàn)力的3D打印數(shù)據(jù)格式式“FAV”（FAbricatable Voxel）。那么這種數(shù)據(jù)格式其原理是什么？應(yīng)用特點是什么？是否將與3MF形成競爭的態(tài)勢還是會局限在小眾而特殊的應(yīng)用？

小方塊記錄的色彩和材料信息

FAbricatable Voxel中的 Voxel是體素化的意思，將現(xiàn)有三維物體的表面表示形式轉(zhuǎn)換成最接近該物體的體素表示形式, 獲取支持體三維顯示的體數(shù)據(jù)，這個過程稱為體素化。體素化是面圖形學通向體圖形學的橋梁，目前的體素化主要通過兩種方式：BCC柵格或笛卡爾柵格進行進行離散采樣。
FAV格式不僅具有3D模型的表面信息，而且還具有內(nèi)部構(gòu)造、顏色、材料及接合強度等信息，不經(jīng)過復(fù)雜工序即可輸出建模結(jié)果。正如下圖所示，左邊是目前的3D打印數(shù)據(jù)格式，通過三角形的方式表現(xiàn)建模信息，右邊是體素化方式，通過小方塊來記錄建模信息。

而據(jù)富士施樂介紹在當前的三角形格式數(shù)據(jù)表達方式下，如果要想用3D打印機輸出在內(nèi)部復(fù)雜嵌入不同顏色及材料的造型物時，不僅要分別設(shè)計構(gòu)造，而且還要使用其他專業(yè)軟件，此外，就STL語言來說，還會產(chǎn)生切片過程中的數(shù)據(jù)損壞，從而還需要對數(shù)據(jù)實施修復(fù)的工作。

軟硬相間且內(nèi)部負責的結(jié)構(gòu)建模通過體素化來反應(yīng)仿真結(jié)構(gòu)

就FAV格式的適用性來說，我們感覺到這種格式并不是為了取代3MF或STL格式而研發(fā)的，這種格式的應(yīng)用場景是建模復(fù)雜、多材料、多彩色的情況。
而對于體素化的研究，我國的南京航空航天大學和北京大學在這個領(lǐng)域也多有建樹，這并不是全新的或者是另類的技術(shù)。而至于富士施樂是采取的BCC柵格或笛卡爾柵格進行進行離散采樣，這一點我們不得而知。
在色彩的表現(xiàn)能力上，3D打印領(lǐng)域的權(quán)威機構(gòu)，德國Fraunhofer研究所的研究人員Alan Brunton及其同事在2015年6月就發(fā)表過一篇題為《推進3D彩色打印的邊界：誤差擴散與半透明材質(zhì)（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》的論文，描述了一種能夠生成高度清晰和相當準確的彩色3D打印對象的算法過程。據(jù)3D科學谷了解，根據(jù)這種算法3D打印出來的對象相當?shù)谋普妗?br />

Fraunhofer研究所

而有趣的是，F(xiàn)raunhofer研究所的研究正是專注于“體素化”的噴墨三維打印。并且針對樹脂打印的半透明性，F(xiàn)raunhofer研究所還提出了分層半色調(diào)算法，它將遍歷算法與任意陣列二維測向的快速子空間算法結(jié)合了起來，并能通過改變層數(shù)來增加色域，從而表達材料的半透明性。
不過，就富士施樂刮起的小方塊風來說，無獨有偶，3D科學谷在基于云的三維建模軟件平臺GeekCAD.com上也發(fā)現(xiàn)了極客們的小方塊大作，3D科學谷行業(yè)分析師不由得為創(chuàng)客們的巧合會心一笑。親愛的谷友，通過下圖這個帥酷的建模表現(xiàn)形式，你或許會對FAV格式如何表達建模的不同位置不同材料和顏色的方法有了更加直觀的感受。

來源：3d科學谷

延伸閱讀：

3D打印行業(yè)大事件：CAD轉(zhuǎn)換工具CrossManager現(xiàn)在可輸出3MF格式

風向標：新3D打印格式文件標準和發(fā)展路線圖