3D-Druck

3D-Druck, auch stereoskopischer Druck genannt, bezeichnet in der Regel den Stereolithografie-Druck. Er nutzt ein Prinzip, das den von menschlichen Augen wahrgenommenen räumlichen Unterschied simuliert, indem Pixel aus verschiedenen Winkeln und Tiefen auf lichtempfindlichen Materialien aufgezeichnet werden. In Kombination mit Linsenrastermaterialien entsteht auf einem zweidimensionalen Oberflächenbild ein dreidimensionaler Effekt oder sogar eine virtuelle Realität. Durch diese Methode können Menschen das besondere Vergnügen erleben, dreidimensionale Bilder direkt mit den Augen zu betrachten, ohne Hilfsmittel. Wie bei dreidimensionalen Stereogrammen zeigen 3D-gedruckte Materialien auf einem Computerbildschirm keinen dreidimensionalen Effekt. Nach dem Druck ist jedoch aufgrund der besonderen Eigenschaften des Linsenrastermaterials ein dreidimensionaler Effekt ohne stereoskopische Brille sichtbar.
 
Frühe Bilder wurden in Schwarz-Weiß (monochrom) präsentiert und entwickelten sich später zu Farbe. Derzeit liegt ein größerer Schwerpunkt auf 3D-Druck und sogar virtueller Realität. Die Technologie zur Umwandlung flacher Bilder in dreidimensionale wurde vor über 30 Jahren eingeführt, war jedoch durch Materialien und ungelöste Schlüsseltechnologien eingeschränkt. Infolgedessen konnte sie nur auf kleinen Flächen angewendet werden und erreichte nicht mehr als vier Ebenen Pseudo-3D (3D-Druck), wie sie häufig in Animationen zu sehen sind, die mit Bildverschiebungstechniken erstellt wurden.
 
Um Tiefe im Dünnschichtdruck darzustellen oder magische Animationseffekte zu erzeugen, werden derzeit Linsenrasterfolien zum Drucken verwendet. Holografische Laserfolie kann keine echten Farben wiedergeben. Derzeit ist das international am weitesten verbreitete Linsenraster das PET-Säulenraster. PET bietet Vorteile wie hohe Transparenz, mittlere Härte und Umweltabbaubarkeit, was es besser für das Falten von Faltschachteln geeignet macht und im Vergleich zu PP klarere Bilder liefert. Um die gewünschte Bildgenauigkeit zu erreichen, wird typischerweise ein Raster von 100 bis 161 Linien (die Anzahl der Rasterstreifen pro Zoll) verwendet. Verpackungsschachteln verwenden normalerweise ein 75-Linien-Raster.
 
Der Linsenrasterdruck stellt hohe Anforderungen an die Verlags- und Druckausrüstung sowie an die fachliche Erfahrung des Werkpersonals, um klare und ästhetisch ansprechende dreidimensionale Bilder oder animierte Bilder zu entwerfen und zu drucken.
 
Derzeit werden dreidimensionale Verpackungsschachteln, dreidimensionale Kunststofffolien und dreidimensionale Linsenrasterfolien aus ungiftigem, harmlosem, recycelbarem und umweltfreundlichem PET-Material weit verbreitet für dreidimensionale Fälschungssicherheit und ästhetische Verpackungen von Produkten wie Zigaretten, Alkohol, Kosmetika und Medikamenten eingesetzt. Sie werden auch in verschiedenen Bereichen wie Werbeanzeigen, Plakaten, Hochzeitsfotografie, Schreibwaren, Kalendern, verschiedenen Karten, Postkarten, Anhängern und Tragetaschen verwendet. Die 3D-Technologie kann sich an verschiedene Bereiche wie Politik, Wirtschaft, Militär, Wissenschaft, Kultur und Kunst anpassen und deckt den umfangreichen Bedarf der globalen Wirtschaft und Gesellschaft.
 
3D-stereoskopische Prägetechnologie
 
Die 3D-stereoskopische Prägetechnologie ist eine neuartige dreidimensionale Drucktechnologie, die besondere dreidimensionale Effekte mit einer Reihe von Streifen, Symbolen, Markenzeichen und anderen Mustern erzeugt. Die Schärfentiefe kann beliebig gesteuert werden, und es können sogar Übertiefenbilder erstellt werden.
 
Aufgrund der strukturellen Eigenschaften des dreidimensionalen Säulenrasters kann die traditionelle dreidimensionale Drucktechnologie und Druckausrüstung, egal wie fortschrittlich sie ist, das Phänomen der abrupten Änderungen im dreidimensionalen Bild nicht überwinden. Selbst bei präziser Steuerung der dreidimensionalen Drucktechnologie kann es noch 2 bis 6 abrupte Änderungen im Bild geben. Wenn die dreidimensionale Drucktechnologie nicht den Standards entspricht, bewegen sich die Flimmerpunkte um das Bild, was der grundlegende Grund dafür ist, dass sich viele Menschen beim Betrachten dreidimensionaler Bilder schwindelig fühlen.
 
Unabhängig davon, wie exquisit das gedruckte Bild ist, wenn es aufgrund der dreidimensionalen Drucktechnologie bei Verbrauchern Unbehagen hervorruft, wirkt sich dies in gewissem Maße auf das Produktimage aus. Mit der Verwendung der 3D-stereoskopischen Prägetechnologie wird nun nicht nur Schwindel beseitigt, sondern auch die Produktqualität verbessert, was Verbraucher anzieht und als gewisse Fälschungssicherheitsmaßnahme dient.
 
Der größte Unterschied zwischen der 3D-stereoskopischen Prägetechnologie und der traditionellen dreidimensionalen Drucktechnologie liegt im Fehlen von abrupten Änderungen und Flimmern im dreidimensionalen Effekt. Das Bild hat aus jedem Winkel einen dreidimensionalen Effekt, aber es gibt keine Flimmerpunkte. Mit anderen Worten, das Betrachten aus jedem Winkel ist angenehm ohne Flimmern, was mit traditioneller dreidimensionaler Drucktechnologie nicht erreicht werden kann.
 
Einfach ausgedrückt erzeugt der dreidimensionale Druck auf einer flachen Oberfläche ein Gefühl von Dreidimensionalität, wodurch das Bild lebensecht und scheinbar greifbar erscheint. Aufgrund dieser Eigenschaft nimmt er seit seiner Einführung auf dem Markt stets einen wichtigen Platz in der Druckindustrie ein, und viele Bereiche verwenden dreidimensionale Druckprodukte. Seine Neuheit, Einzigartigkeit und realistischen Effekte machen ihn einprägsam, sodass mehr Unternehmen ihre Produkte effektiv bewerben können.
 
Das Prinzip des dreidimensionalen Drucks besteht darin, den Abstand zwischen menschlichen Augen zu simulieren. Durch die Aufnahme von Bildern aus verschiedenen Winkeln des linken und rechten Auges, die Aufzeichnung linker und rechter Pixel auf lichtempfindlichen Materialien und die Betrachtung sieht das linke Auge die linken Pixel und das rechte Auge die rechten Pixel. Produkte, die nach diesem Prinzip hergestellt werden, werden als dreidimensionaler Druck bezeichnet. Der dreidimensionale Druck kann Objekte realistisch wiedergeben, und da das Originalmanuskript entweder entworfen oder fotografiert wurde, werden im Allgemeinen hochwertiges Kupfertiefdruckpapier und hitzebeständige Tinte zum Drucken ausgewählt. Daher sind der Glanz gut, die Farben leuchtend, nicht leicht verblassend, und die Oberfläche des Druckprodukts ist mit einer Schicht konkav-konvexer zylindrischer Linsenraster bedeckt, was die direkte Betrachtung von Panoramabildern in drei Dimensionen ermöglicht, unter anderem. Der Effekt dreidimensionaler Bilder muss durch Displaytechnologie demonstriert werden. Hier bezieht sich dreidimensionales Display auf die Wiedergabe dreidimensionaler räumlicher Informationen von Bildern, was eine weitere grundlegende Bedingung für das Erhalten dreidimensionaler Sicht ist. Es gibt hauptsächlich zwei Methoden zur Erreichung dreidimensionaler Displays: bidirektionales Display und multidirektionales Display.
 
Da das Originalmanuskript des dreidimensionalen Drucks aus eng angeordneten Pixeln besteht, muss es nach der Plattenherstellung und dem Druck mit einer Linsenrasterplatte verbunden werden. Daher sollte bei der Auswahl des Rasterwinkels neben der Berücksichtigung des zwischen den Rasterplatten gebildeten Moiré-Musters auch auf das durch die Winkel jedes Rasters sowie die Pixellinien und Linsenrasterlinien gebildete Moiré-Muster geachtet werden. Beispielsweise ist es nicht geeignet, 0 Grad im dreidimensionalen Druck zu wählen, da die horizontalen Rasterlinien am offensichtlichsten sind und 0 Grad orthogonal zu den Pixellinien und Linsenrasterlinien sind, was die Klarheit und Tiefe des Bildes beeinträchtigt. Im dreidimensionalen Druck sind die Winkel für Cyan- und Schwarzplatten gleich, bestimmt durch ihre Eigenschaften. Da dreidimensionale Druckprodukte mit Kunststoffplatten verbunden werden müssen und die meisten dieser Linsenrasterplatten einen gewissen Grad an Graustufen aufweisen, ist bei Verwendung eines feinen 300-Linien-Rasters während der Plattenherstellung nur etwa 85% bis 90% Belichtung erforderlich; andernfalls ist es anfällig für Plattenunschärfe, und es ist notwendig, die Tintenmenge in den Dunkeltonbereichen zu erhöhen, um einen 90% bis 95% Effekt zu erzielen. Daher ist die Farbtintendichte des dreidimensionalen Drucks höher als die des flachen Vierfarbdrucks. Im Allgemeinen für Flachoffsetdruck: Y: 1-1,1, M: 1,4-1,5, C: 1,5-1,6; für dreidimensionalen Druck: Y: 1,33-1,35, M: 1,31-1,33, C: 2. Wenn die Dreifarben-Tintenüberlagerung nahezu Neutralgrau erreicht, um den durch die vierte Überlagerung verursachten Fehler zu reduzieren, muss keine Schwarzplatte mehr gedruckt werden, und derselbe Winkel kann sowohl für Cyan- als auch für Schwarzplatten verwendet werden, um eine flexible Steuerung zu ermöglichen. Während der kontinuierlichen Belichtung im kleinen Format kann die Temperatur der Belichtungslichtquelle zu Filmschrumpfung führen, was zu Änderungen des Rasterabstands zwischen den vorderen und hinteren Belichtungen führt und die Ausrichtungsgenauigkeit des Drucks beeinträchtigt. Daher ist es ideal, einen kontinuierlichen Film zu verwenden, der aus Teilfarbfilmen besteht, für die Belichtung. Beim Kopieren des Positivs ist es notwendig, einen Linienfilm zu haben, der eng mit dem Film und dem lichtempfindlichen Film übereinstimmt, einschließlich des gleichen Moiré-Abstands. Fototsatzplatten mit guter Ausdruckskraft sollten für die Plattenherstellung verwendet werden. Die für den dreidimensionalen Druck ausgewählte Druckmethode muss sicherstellen, dass der dreidimensionale Eindruck nicht durch den Druck verloren geht, die Überlagerungsgenauigkeit gut ist und sie für die Massenproduktion geeignet ist. Für Flachoffsetdruck: Plattenherstellung, Drucküberlagerungsgenauigkeit und Druckausdauer sind relativ gut, die gedruckten Produkte haben einen besseren dreidimensionalen Eindruck, die Plattenherstellung ist stabil und Massenproduktion ist möglich; Fotogravur: Plattenherstellung und Drucküberlagerungsgenauigkeit sind nicht gut, aber die Druckausdauer ist relativ gut, die gedruckten Produkte haben einen guten dreidimensionalen Effekt, aber der Mehrfarbendruckeffekt ist nicht gut; Lichtdruck: Plattenherstellungsmodulation ist instabil, die Druckausdauer ist gering, die Druckgenauigkeit der gedruckten Produkte ist relativ gut, der dreidimensionale Eindruck ist besser, aber es ist nicht für die Massenproduktion geeignet. Dreidimensionaler Druck verwendet im Allgemeinen Flachoffsetdrucktechnologie. Die Qualität des dreidimensionalen Drucks hat einen erheblichen Einfluss auf den visuellen Effekt dreidimensionaler Bilder. Aufgrund der fokussierenden und hindernden Wirkungen des Linsenrasters sind klare Rasterlinien und eine genaue Überlagerung erforderlich, mit einem Farbregisterfehler von nicht mehr als 0,02 mm, und die Tinte muss sauber und nicht leicht verblassend sein. Hochpräzise Vierfarbdruckmaschinen werden zum Drucken verwendet, und die Registerlinien müssen streng konvergieren. Darüber hinaus muss die Werkstatt konstante Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen haben. Im Vergleich zu den oben genannten Bedingungen verwenden dreidimensionale Fotografien normalerweise Offsetdruck-Plattenherstellungsmethoden. Der Film des fotografierten dreidimensionalen Bildes wird elektronisch farbgetrennt oder direkt gerastert.
 
Der Hauptunterschied zwischen den im dreidimensionalen Druck verwendeten Materialien und denen im Flachdruck besteht in der Verwendung von Linsenrastermaterialien. Linsenrasterfolienmaterialien umfassen hauptsächlich harte Kunststoff-Linsenrasterfolien und weiche Kunststoff-Linsenrasterfolien. Harte Kunststoff-Linsenrasterfolien werden aus Polystyrol-Rohmaterialien hergestellt, die durch Spritzgießen zu konkav-konvexen zylindrischen Linsenrasterfolien verarbeitet werden. Polystyrol ist farblos und transparent (Transparenz erreicht 88%-92%), mit einem Brechungsindex von 1,59-1,6. Es ist nicht dehnbar und brennbar. Sein hoher Brechungsindex verleiht ihm einen guten Glanz. Die Verarbeitung transparenter Kunststoffe erzeugt doppelbrechende Spannungen, optische Effekte. Seine Zugfestigkeit beträgt 3,52-6,33 MPa, Biegefestigkeit 6,12-9,84 MPa und Wärmeformbeständigkeitstemperatur 70°C-98°C. Die chemischen Eigenschaften von Polystyrol umfassen Beständigkeit gegen bestimmte Mineralöle, organische Säuren, Alkalien, Salze, niedere Alkohole und deren wässrige Lösungen. Es erweicht nach Angriff durch Kohlenwasserstoffe, Ketone und höhere Fettsäureester und löst sich in aromatischen Kohlenwasserstoffen und Monomeren wie Toluol, Xylol und Styrol. In einigen Fällen kann der Grad des Angriffs von chemischen Reagenzien auf Polystyrol durch Tempern und Spannungsabbau Maßnahmen reduziert werden. Weiche Kunststoff-Linsenrasterfolien verwenden hauptsächlich Polyvinylchlorid-Substrate, die durch Metallrastertrommeln oder Rasterplatten zu weichen Kunststoff-Linsenrasterfolien gepresst werden. Polyvinylchlorid ist eine Polymerverbindung, die durch Polymerisation von Chlorethylen hergestellt wird und schwer brennbar ist. Obwohl sowohl Polyvinylchlorid als auch Polyethylen milchig weiß sind, kann Polyvinylchlorid je nach Gehalt an Weichmachern zu farblosen, transparenten, glänzenden Folien und Folien verschiedener Weichheiten hergestellt werden. Dieses Material ist auch hochbeständig gegen Impulswärmesiegeln, Hochfrequenz-Wärmesiegeln und Bonden. Die chemischen Eigenschaften von Polyvinylchlorid umfassen gute Beständigkeit gegen chemische Korrosion, aber schlechte thermische Stabilität und Lichtbeständigkeit. Es beginnt bei 140°C Chlorwasserstoff zu zersetzen, daher müssen während der Herstellung Stabilisatoren hinzugefügt werden. Der Chlorgehalt von Polyvinylchlorid beträgt 56%-58%, und niedermolekulares Polyvinylchlorid ist in Ketonen, Estern und chlorierten Kohlenwasserstofflösungsmitteln löslich. Hochmolekulares Polyvinylchlorid ist weniger löslich.