Prusa 3D a kombinování barev ColorMix volně k vyzkoušení

Představte si, že máte doma tiskárnu se čtyřmi nebo pěti filamenty. Dosud jste mohli tisknout modely právě v těchto čtyřech nebo pěti barvách – a nic víc. Prusa ColorMix tohle omezení ruší. Díky chytrému střídání vrstev různých barev dokáže vaše tiskárna vytvořit desítky odstínů, které fyzicky v tiskárně vůbec nemáte.

Celý systém se skládá ze tří částí: matematického modelu pro předpověď výsledných barev (open-source, licence MIT), integrace do slicerů PrusaSlicer a EasyPrint a připravované sady filamentů Prusament CMYKW optimalizovaných přímo pro tento typ tisku.

Jak to funguje? Princip z inkoustové tiskárny

Pokud jste někdy viděli, jak funguje barevná inkoustová tiskárna, máte vlastně půlku vysvětlení za sebou. Inkoustovky používají čtyři základní barvy – azurovou (Cyan), purpurovou (Magenta), žlutou (Yellow) a černou (Key/Black), tedy CMYK. Kombinací těchto čtyř inkoustů v různých poměrech vytvoří prakticky jakýkoliv odstín.

Prusa ColorMix dělá totéž, ale místo inkoustových teček střídá celé tiskové vrstvy. Když tiskárna vytiskne jednu vrstvu bílou a další černou, z normální pozorovací vzdálenosti uvidíte šedou. Lidské oko totiž nedokáže rozlišit jednotlivé vrstvy o tloušťce 0,1 mm, a tak je „smíchá“ do jednoho odstínu. Tomuto principu se říká halftoning neboli půltónování.

Na rozdíl od 2D tisku, kde se díváte na papír shora, u 3D tisku se na objekt díváte ze strany – vrstvy jsou vedle sebe, nikoliv nad sebou. To je zásadní rozdíl, který ovlivňuje celou matematiku míchání barev. Právě proto Prusa vyvinula vlastní kalibrovaný model založený na rovnici Yule-Nielsen (standardní vzorec pro polotónový tisk), který pak doladila na základě měření skutečných FDM výtisků.

Proč CMYKW a ne jen CMYK?

Inkoustová tiskárna tiskne na bílý papír, takže bílou „barvu“ zajistí samotný papír. 3D tiskárna žádný papír nemá, proto potřebuje bílý filament navíc – odtud písmeno W (White). A protože smícháním azurové, purpurové a žluté nikdy nezískáte opravdu sytou černou (výsledek je spíše tmavě šedomodrý), přidává se i černý filament (K). Ideální sada je tedy pět cívek: Cyan, Magenta, Yellow, blacK a White.

Jaké barvy lze reálně namíchat?

Tady je důležité zmínit praktické omezení. Míchání probíhá po celých vrstvách, takže nelze nastavit libovolný poměr barev. Reálně použitelné poměry jsou:

• 50:50 – střídání jedna vrstva / jedna vrstva
• 75:25 (resp. 25:75) – tři vrstvy jedné barvy, jedna vrstva druhé
• 33:33:33 – rovnoměrné střídání tří barev

Jemnější poměry (třeba 30:70) by vyžadovaly opakující se bloky o deseti vrstvách, což by vytvářelo viditelné pruhy. Přesto i s těmito omezenými poměry Prusa odhaduje přibližně 40 použitelných barevných kombinací z pěti CMYKW filamentů. To je obrovský skok oproti pouhým pěti barvám.

Co k tomu potřebujete?

Hardware: jakákoliv multimateriálová tiskárna

ColorMix není vázaný na konkrétní tiskárnu. Funguje na dvou typech multimateriálových systémů:

Toolchangery (tiskárny s více tiskovými hlavami) jako Prusa XL nebo Prusa CORE One s rozšířením INDX. Tyto systémy jsou rychlé, protože přepínání mezi hlavami trvá jen okamžik. Důležitá je ale přesná kalibrace XY offsetu mezi tryskami – pokud je špatná, barvy nebudou konzistentní.

Systémy s jednou tryskou a podavačem více filamentů, jako je Prusa MK4S s MMU3 nebo Bambu Lab X1C s AMS. Tyto systémy mají výhodu v tom, že offset řešit nemusíte (je jen jedna tryska), ale každá výměna barvy znamená čisticí cyklus, takže tisk trvá déle a spotřebuje více materiálu na odpad.

Filamenty

Ideální je sada pěti filamentů CMYKW. Prusa Research aktuálně připravuje vlastní sadu Prusament CMYKW s optimalizovanými odstíny a průsvitností přímo pro ColorMix. Než tato sada dorazí, můžete experimentovat s běžně dostupnými filamenty. Prusa doporučuje jako dobrou výchozí kombinaci tyto Prusamenty:

• Azurová (C): Prusament PLA Azure Blue
• Purpurová (M): Prusament PLA Blend Ms. Pink
• Žlutá (Y): Prusament PLA Pineapple Yellow
• K tomu libovolný černý a bílý PLA filament

Můžete ale zkoušet jakékoliv filamenty, které máte po ruce. ColorMix model není omezený na CMYKW – dokáže předpovědět výsledný odstín z jakýchkoliv kombinací barev. Jen mějte na paměti, že model byl zatím kalibrován na Prusament PLA, takže u jiných značek a materiálů (PETG, ABS) mohou být předpovědi méně přesné.

Software

Na výběr máte dvě možnosti:

• PrusaSlicer 2.9.6 – desktopová aplikace, ke stažení na GitHubu. ColorMix je přímo integrovaný, stačí aktualizovat.
• EasyPrint – webový slicer na Printables.com, funguje přímo v prohlížeči bez instalace. Návod najdete v nápovědě Prusa.

V obou aplikacích jednoduše nahrajete své filamenty, zobrazí se vám paleta dostupných namíchaných odstínů a pomocí kreslicích nástrojů „malujete“ barvy přímo na model. Ovládání je intuitivní, Prusa ho přirovnává k Malování ve Windows. Důležité je, že barvy, které vidíte na obrazovce, odpovídají reálnému výsledku na tiskárně mnohem přesněji než u jiných řešení.

Jak začít: první kroky

1. Stáhněte si kalibrační kužely. Na Printables najdete model ColorMix Calibration Cones, který slouží k otestování barevných kombinací vašich konkrétních filamentů. Vytiskněte si ho a uvidíte, jaké odstíny vaše sada filamentů reálně produkuje.

2. Vyzkoušejte hotové modely. Prusa připravila dva modely ideální pro první pokusy: pestrobarevného chameleona využívajícího pět filamentů a vystínovanou rybu, které stačí barvy dvě. Ryba je skvělý začátek, protože si vystačí s minimem materiálů.

3. Experimentujte. V webové aplikaci ColorMix Shading si můžete přímo v prohlížeči vyzkoušet tvorbu vlastních stínovaných modelů. A s Playground aplikací na GitHubu si můžete interaktivně zkoušet míchání barev a vidět předpovězený výsledek v reálném čase.

Open-source a zapojení komunity

Celý barevný model Prusa ColorMix je vydaný pod licencí MIT a je k dispozici na GitHubu v repozitáři prusa3d/prusa-fdm-mixer. Najdete tam TypeScript modul (instalace přes npm install prusa-fdm-mixer) i C++17 port pro přímou integraci do slicerů. Model je také napojen na materiálovou databázi projektu OpenPrintTag, ze které čerpá informace o filamentech.

Zatímco Prusa3D staví na open-source a dále projekt vylepšuje a uvolňuje pro všechny, konkurenční firma bojuje s komunitou a vyhrožuje soudy.

ColorMix nevznikl ve vakuu. Komunita okolo 3D tisku na tomto principu pracovala už dříve – projekt OrcaSlicer-FullSpectrum od uživatele Ratdoux ukázal, že střídání vrstev pro míchání barev funguje, a nástroj filament-mixer od Justina H. Rahba pomohl předpovídat výsledné odstíny. Prusa na těchto základech postavila vlastní řešení, kalibrované na skutečných FDM výtiscích místo teoretických modelů pro olejové barvy.

Pokud máte doma kolorimetr, můžete Prusa3D pomoct model dále vylepšovat. Stačí vytisknout testovací vzorky, naměřit barvy a odeslat data přes Gatherer aplikaci. Čím víc dat z různých značek a materiálů přibude, tím přesnější budou předpovědi pro všechny.

Co zatím nečekejte

ColorMix je skvělý první krok, ale má svá omezení, o kterých je dobré vědět:

• Model byl zatím kalibrován pouze na Prusament PLA tištěném na Prusa XL. U jiných materiálů a značek bude předpověď barev méně přesná (ale stále výrazně lepší než u dosavadních řešení).
• Speciální filamenty s metalickými částicemi, třpytkami nebo efektem „galaxy“ se chovají nepředvídatelně, protože odrazivost závisí na orientaci částic v každé vrstvě.
• Gradienty (plynulé barevné přechody) a míchání barev na horních vrstvách modelu jsou funkce, na kterých Prusa teprve pracuje.
• Každá výměna filamentu stojí čas a materiál – u systémů MMU/AMS navíc vzniká odpad z čisticích cyklů. Vícebarevný tisk bude vždycky pomalejší a dražší než jednobarevný.

Shrnutí

Prusa ColorMix otevírá dveře k barevnému 3D tisku způsobem, který byl ještě nedávno nepředstavitelný. S pěti cívkami filamentu můžete tisknout desítky odstínů, ovládání je jednoduché jako malování a celý systém je open-source. Pokud máte jakoukoliv multimateriálovou tiskárnu a pár cívek filamentu, můžete začít experimentovat hned teď – stačí aktualizovat PrusaSlicer na verzi 2.9.6 nebo otevřít EasyPrint v prohlížeči.

Užitečné odkazy

• Oficiální článek na blogu Prusa
• Prusa FDM Mixer – GitHub (model, playground, harness, gatherer)
• Kalibrační kužely ColorMix na Printables
• ColorMix Chameleon – pětibarevný testovací model
• ColorMix Shady Fish – dvoubarevný testovací model
• ColorMix Shading – webová aplikace pro tvorbu stínovaných modelů
• PrusaSlicer 2.9.6 na GitHubu
• EasyPrint – webový slicer