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数字化热成形

卡卡 发表于 2016-08-15 11:53:30
Disney研究院最近出炉了一项新的数字制造技术。说是新,其实也不新,因为是将两种已经成熟使用的技术结合起来。这种所谓数字化热成形 (computational thermoforming) 的新技术是将真空热成形 (vacuum forming) 技术和 图像映射 (image mapping)相结合而成的。真空热成形在很多领域都有非常成熟的应用,比如我们常见的贴合产品外形的塑料包装,就是通过真空热成型技术制造的。



真空热成形的原理是,将一张薄(热塑)塑料板加热,塑料板受热变软,更容易拉伸形变,这时候将塑料板覆盖在一个不容易热形变的物体上,并利用真空将空气从下方抽出,这样塑料板就会紧紧贴合在这个物体周围。当然,用来作为形变辅助的物体几乎可以是任何东西,比如下图是拿香蕉来做模型物体。



Disney的创新之处就在于,将图像融合到了原先只能完成形变的真空热成形技术里。通过软件将最终物体的表面纹理压平并进行形变补偿,再将这个进行处理过的图像印制到薄塑料板上,这样在进行真空热成形的时候,图像能够直接完美地贴合到最终生成的三维物体上。与3D打印相比,这种技术能够更快速更低廉地生产具有优质表面纹理的三维物体,虽然生成的物体是中空的而不是固体,但这可以通过填充材料来解决。可以想见,这种技术用来制作道具、玩具,cosplay道具等等都非常适合。









数字化热成形 技术流程





更难得的是,数字化热成形对于硬件的要求很低。网上可以找到很多简单搭建真空热成型机器的教程,真空部分可以用吸尘器,而对塑料的加热可以用热风机甚至吹风机来解决。在热塑塑料上打印图像,也可以通过激光打印机来完成。如果对于图像形变补偿的算法能够开源,那么我们在家里自行搭建机器进行数字化热成形也是很方便的。


最后从图像形变上引申一点。其实我们身边还有很多类似的应用,需要将二维图像对应”投射“ 到三维物体物体上。而在这个过程中,由于三维物体独特的形态,二维图像需要进行一些形变处理才能完全贴合三维物体。一个例子是projection mapping (投影贴图), 即利用投影仪投射出经过形变处理的二维图像,到一个三维物体或空间中。





另一个例子是地图/地球仪的制作。将一张平面的地图映射到不同的三维立体形态上,这个平面地图的形变补偿也会不同。如下图。



2D到3D, 3D到2D还是很有意思很值得研究的,不过这个坑留着以后再挖吧。

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