Vier Farben mischen beim 3D Druck: Dieser Orca-Slicer-Fork ermöglicht unbegrenzte Farbkombinationen
Ein Projekt zur Erforschung des Layer-Mixings hat Snapmaker Orca Full Spectrum hervorgebracht – eine Slicer-Variante mit Farbmischfunktion, die theoretisch grenzenlosen Farbdruck in 3D ermöglicht. Ich habe sie getestet: die Ergebnisse sind erstaunlich.
Es steht außer Frage, dass der 3D-Druck, so wie wir ihn heute kennen, enorm vom Open-Source-Software-Ökosystem profitiert. Verbesserungen, Fehlerbehebungen und neue Funktionen fließen ständig zusammen und ergeben ein Gesamtpaket, das mehr ist als die Summe seiner Einzelteile.
Gelegentlich tauchen jedoch Funktionen auf, die die Möglichkeiten der Software wirklich erweitern – wie etwa Full Spectrum. Die Idee dahinter kennen Sie vermutlich, wenn Sie schon einmal mehrfarbig gedruckt haben: „Hey, dieser Prime Tower sieht eigentlich ziemlich cool aus – einige Farben haben sich gemischt.“
Full Spectrum greift genau dieses zufällige Farbmischen auf und macht daraus einen kontrollierten Prozess. So können Sie Ihre Modelle mit „virtuellen“ Farben bemalen, die aus den vorhandenen Filamenten Ihres Druckers kombiniert werden.
Die Funktion befindet sich derzeit noch in Entwicklung, ist aber bereits öffentlich über einen Fork von Snapmaker Orca zugänglich, den Sie auf GitHub herunterladen können. Für 3D-Drucker wie den Snapmaker U1, der als Ausgangsplattform für die Entwicklung dieser Technik dient, bedeutet das: Die native Fähigkeit, vier Filamente über einen Toolchanger zu verwenden, wird erweitert – um virtuelle Farben, die jede beliebige Kombination dieser vier Materialien mischen können.
Diese Farben – also die vier Basismaterialien plus beliebig viele von Ihnen definierte Mischungen – stehen anschließend im Modell-Painting-Tool zur Verfügung. Damit können Sie feine Farbnuancen hinzufügen oder komplexe Multicolor-Drucke mit völlig neuen Farbtönen erstellen.
Wie funktioniert es?
Um Ihren Gedanken gleich vorwegzunehmen: Ja, Sie haben recht – der Snapmaker U1 kann Filamente physisch nicht mischen. Jeder Toolchanger verfügt über nur eine Düse mit einem einzelnen Filamentweg. Das Geheimnis ist, dass Full Spectrum die Filamente nicht wirklich mischt. Es sieht nur so aus.
Der leitende Entwickler, der auf GitHub unter dem Pseudonym Ratdoux bekannt ist, erklärt es so: „Das nützliche Konzept hier wird oft Transmission Distance genannt: Wenn die gedruckten Schichten dünn genug sind oder das Filament transparent genug ist, kann Licht durch mehrere farbige Schichten hindurchgehen, bevor es zum Betrachter zurückreflektiert wird.“ Es ist dasselbe Prinzip, das lebendige, mehrfarbige Drucke mit Tools wie HueForge ermöglicht. Der Entwickler fügt hinzu: „Wenn das passiert, sieht das Auge beispielsweise nicht nur eine rote Schicht oder nur eine blaue Schicht; es sieht Licht, das mit beiden interagiert hat, und das Ergebnis wird als gemischte Farbe wahrgenommen.“
Im Slicer sieht dies wie ein zusätzliches Konfigurationsfeld zwischen Ihren Filamentkontrollen und den Druckeinstellungen aus. Hier haben Sie die Freiheit, eine einfache Zwei-Farben-Mischung hinzuzufügen, wobei Sie das Gewicht jeder Farbe anpassen, um die neue Farbe in die gewünschte Richtung zu verschieben. Dies nennt man im Slicer einen „Gradient“. Sie können komplexer werden, indem Sie ein „Pattern“ festlegen, bei dem mehr als zwei Farben definiert und die Reihenfolge sowie das Gewicht gesteuert werden, in der sie gedruckt werden.
Wie bei allem, was mit der Optik von Farbe und Transmission im 3D-Druck zu tun hat, ist es etwas komplizierter.
Der Entwickler erklärt weiter: „In der Software behandelt der Slicer jede Mischfarbe als virtuelles Filament. Wenn der Drucker N reale Filamente hat, werden die Mischfarben effektiv als zusätzliche Filament-IDs basierend auf den physischen hinzugefügt. Jedes virtuelle Filament speichert ein Rezept: welche physischen Filamente verwendet werden und in welchem Verhältnis.“
Welche Farbflexibilität erhalten Sie?
Das Standardrezept für jeden virtuellen Filamenttyp ist eine gerade 50:50-Aufteilung, wobei die Schichten abwechselnd zwischen den beiden Filamenten gedruckt werden. „Dieses Rezept ist entscheidend. Der Slicer startet nicht mit einer RGB-Farbprobe und versucht, daraus ein Muster für die Ziel-Farbe rückzuschließen. Stattdessen speichert er zuerst das Rezept und verwendet es dann, um zwei separate Ausgaben zu erzeugen: eine Vorschau auf dem Bildschirm für den Benutzer und das tatsächliche physische Druckmuster, dem die Maschine folgen wird.“
Es gibt einen wichtigen Unterschied in der Funktionsweise von Full Spectrum (und wie Sie Ihre Erwartungen setzen sollten) — die virtuellen Filamente, wie sie im Slicer dargestellt werden, sind einfache, mittlere Analogien für die Farben, die Ihr Slicer zeigt. Das gedruckte Ergebnis kann stark davon abweichen, sodass ein wenig Farbsinn Ihrerseits nötig ist, um die Ergebnisse richtig einzuschätzen.
Einige weiße Filamente sind zum Beispiel eher cremig-natürlich, wodurch sie weniger in der Lage sind, eine kräftige Farbe zu erzeugen. Das Pink, das ich in meinem großen Testdruck anstrebte, entspricht keineswegs der angezeigten virtuellen Farbe. Experimentieren ist hier der Schlüssel.
Beim Testen des Systems in der letzten Woche wurde klar, dass es einige Hürden zu überwinden gibt, doch selbst diese einfachste Version ist überraschend stabil, leistungsfähig und effektiv.
Theoretisch kann jeder Drucker mit einem Filamentwechsel-System, wie Bambu Labs AMS oder Prusas MMU, dies umsetzen. Full Spectrum ist in seiner aktuellen Form jedoch für den Snapmaker U1 optimiert. Wir hatten bereits einige Erfolge beim Export für die Prusa XL. Einzeldüsen-Systeme sind für uns noch unbekannt, aber wir planen, es auszuprobieren.
Tatsächlich funktioniert der Effekt nur entlang der Z-Achse, was bedeutet, dass er bei steilen Neigungen beginnt, Farbabstufungen zu erzeugen und die einzelnen Farben sichtbar werden lässt.
Eine weitere Herausforderung, die eher mit der Multicolor-Slicing-Logik als mit der neuen Funktion zusammenhängt, ist, wie Farbbereiche, die das Modell durchdringen, den Effekt stören können — hellere Farbmischungen vor überwiegend farbigen inneren Begrenzungswänden zum Beispiel.
Gesunder Menschenverstand legt nahe, dass die besten Ergebnisse bei feineren Schichthöhen erzielt werden. Ratdoux bestätigte: „Dünnere Schichten verbessern in der Regel das Blending, und transparentere oder transluzente Filamente verbessern es ebenfalls. Dickere, opake Schichten verringern diesen Effekt und machen die abwechselnde Struktur sichtbarer.“
Ich habe größere Objekte mit höheren Schichthöhen noch nicht gedruckt, aber ich stelle mir vor, dass der Effekt aus der Entfernung überraschend nachsichtig ist. Solange man nicht zu nah herangeht, fällt er kaum auf.
Wohin kann das führen?
Diese Art von Schichtstapeltechnik eignet sich für Toolchanger- oder Düsenwechsel-Drucker. Je nach Druckkomplexität muss der Drucker bei jeder Schicht, in der eine virtuelle Farbe verwendet wird, das Material wechseln. Bei geringer Nutzung ist das wahrscheinlich nicht schlimmer als ein moderater Farbdruck mit einem Filamentwechsler. Aber machen Sie sich keine Illusionen: Ein Toolchanger wie der Snapmaker U1 oder der Prusa XL ist hier der ideale Einsatzbereich; wie bei jeder Art von Mehrfarben-Druck spart es erheblich Material und Zeit, sodass kein Rückzug und keine Spülung nötig sind.
„Ich würde sagen, die Grundlagen sind abgeschlossen, da es derzeit nutzbar ist, aber es gibt noch einiges zu tun!“, sagt Ratdoux. „Abgesehen von Fehlerbehebungen gibt es die lokale Z-Dithering-Funktion, die umfangreiche Arbeit erfordert … Anstatt nur vollständige Schichten in einfacher fester Abwechslung zu verwenden, variiert der Slicer die Schichthöhen innerhalb gemischter Bereiche, sodass genauere Materialverhältnisse erreicht werden können. Einfach ausgedrückt: Er kann einem Filament einen dickeren Anteil am vertikalen Stapel und dem anderen einen dünneren Anteil geben, was die wahrgenommene Mischung kontrollierter und genauer macht.“
Wo kommt das her und wie kann ich es nutzen?
Die Idee, Farbwechsel-Schichten abwechselnd zu drucken, um völlig neue Farbtöne zu erzeugen, ist nicht neu – im Laufe der Jahre sind in verschiedenen 3D-Druck-Foren bereits Beispiele aufgetaucht. Den Anstoß für Full Spectrum gab ein Thread des Redditors Aceman11100, der ebenfalls an einer ähnlichen Lösung arbeitete. Ihre Version ist slicer- und druckerunabhängig, derzeit in Entwicklung „mit etwas Feinschliff, der noch zu tun ist“, berichten sie. Ratdoux’ Snapmaker-orientierte (aber nicht ausschließlich darauf beschränkte) Variante ging dann einen Schritt weiter und ist jetzt von GitHub für Windows, Mac und Linux herunterladbar und nutzbar.
Ich habe es auf Windows getestet. Wer von GitHub eingeschüchtert ist, muss sich hier keine Sorgen machen – das Herunterladen des passenden Installers und das Ausführen sollten ausreichen. Mac-Nutzer müssen die App möglicherweise in den Systemeinstellungen zulassen – es handelt sich um eine unsignierte App, die wahrscheinlich Warnungen auslöst.
Die Projektseite weist darauf hin, dass es offiziell auf keiner Hardware getestet wurde – die bisher geleistete Arbeit war theoretisch, aber vernünftig machbar. Snapmaker hat das Projekt inzwischen aufgegriffen und Ratdoux einen U1 zur Verfügung gestellt, um die Arbeit fortzusetzen. Da es im Kern Orca Slicer ist, könnten wir diese Farb-Mischmethode vielleicht auch in zukünftigen Versionen der übergeordneten Slicer sehen.
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