應(yīng)用3D打印技術(shù)，探索數(shù)字藝術(shù)的新形勢，或許可以稱之為“3D打印物化的藝術(shù)”，已露出了端倪。2018年，麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究小組研發(fā)出了一種多材料體素打印技術(shù)，可以更大程度上實(shí)現(xiàn)3D打印數(shù)據(jù)向?qū)嵨锏闹苯愚D(zhuǎn)換。這種新技術(shù)，可以將需要打印的材料數(shù)據(jù)集直接轉(zhuǎn)化為物理模型，這一成果極大地降低了預(yù)處理的需求，創(chuàng)建了更加直接的數(shù)據(jù)到實(shí)物轉(zhuǎn)換過程，架起了連接物理數(shù)據(jù)和數(shù)字信息的橋梁。使用其最新的多材料體素3D打印技術(shù)，研究人員可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)字化圖像轉(zhuǎn)換為體素級(jí)的3D打印數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)更高精度的3D打印。同時(shí)，該技術(shù)也為跨學(xué)科領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供了可能性。

目前，新西蘭惠靈頓的維多利亞大學(xué)的碩士生約瑟夫·科丁頓（Joseph Coddington）進(jìn)行了一個(gè)課題研究，著眼于如何將體素3D打印用于具有設(shè)計(jì)重點(diǎn)和創(chuàng)意輸出的研究方法，而不是僅僅從技術(shù)角度單一研究新技術(shù)的進(jìn)步?？贫☆D使用體素3D打印技術(shù)復(fù)制了藝術(shù)家克勞德·莫奈（Claude Monet）的Waterlillies收藏品中的一幅畫，該作品集是莫奈在1914-26年間創(chuàng)作的一系列畫作。科丁頓選擇Stratasys的J750 3D打印機(jī)來生產(chǎn)照片，首先使用Adobe的Photoshop軟件對繪畫進(jìn)行數(shù)字化處理。

什么是體素3D打印？

簡而言之，體素打印使用戶可以在模型的整個(gè)體積中為每個(gè)點(diǎn)（稱為體素）定義顏色。體素是像素的3D版本，是3D對象的最小可區(qū)分元素。在體素打印過程中，將對像素進(jìn)行全彩色3D打印并具有選定的材料硬度功能。

科丁頓之前曾進(jìn)行過另一個(gè)涉及體素3D打印的項(xiàng)目，那個(gè)項(xiàng)目旨在將該技術(shù)確立為膠片捕捉的新手段，并提出.stl文件的替代方案。通過實(shí)驗(yàn)，科丁頓意識(shí)到，通過使用體素3D打印打印膠卷素材，他可以使膠卷存儲(chǔ)過程全面重生。正如他當(dāng)時(shí)所描述的，該項(xiàng)目旨在“展示體素印刷可以提供的新應(yīng)用”，同時(shí)展示該技術(shù)的藝術(shù)品質(zhì)。

體素打印莫奈畫作

當(dāng)新的3D打印技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，科丁頓發(fā)現(xiàn)了一種趨勢，即研究更多地集中在開發(fā)的技術(shù)方面，而忽視了許多創(chuàng)造性因素。他解釋了他的體素3D打印方法背后的理論基礎(chǔ)，將其作為一種技術(shù)，不僅可以用來促進(jìn)數(shù)字世界和物理世界之間的聯(lián)系，還可以用來促進(jìn)視覺素養(yǎng)和基于工藝的數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。

他繼續(xù)解釋道：“以設(shè)計(jì)為重點(diǎn)的研究讓我能夠產(chǎn)生新的想法，適用于新技術(shù)的獨(dú)特性和能力，在這種情況下，3D打印圖像，如繪畫和使用繪畫技術(shù)生成3D打印圖像?！?/p>

為了實(shí)施他的項(xiàng)目，科丁頓使用了一臺(tái)Stratasys J750 3D打印機(jī)。獲獎(jiǎng)的J750最初于2016年推出，具有混合和匹配全色域漸變的能力，用于不需要后處理的逼真的3D打印。自那以后，J750已經(jīng)進(jìn)行了幾次更新，包括2019年的醫(yī)療升級(jí)，以及去年年底擴(kuò)展的功能，包括生物力學(xué)精確的矯形應(yīng)用。

科丁頓選擇3D打印這幅莫奈的 Waterlillies的畫作，因?yàn)樗J(rèn)為這比通過2D平面能更好地顯示光線在圖像中的移動(dòng)方式。通過在3D打印圖像中照亮光線，科丁頓可以顯示莫奈在2D繪畫中無法捕獲的圖像的深度。

他在項(xiàng)目解釋中說：“池塘里的水往往漂浮著漂浮的物質(zhì)碎片。” 當(dāng)光透過水體時(shí)，這些碎片會(huì)出現(xiàn)在不同的深度。莫奈通過分層繪畫來捕捉這種感覺。但是，他的圖像仍然僅限于2D平面。體素打印可以使該2D平面顯現(xiàn)，并提供了要散布在整個(gè)制作對象中的材料碎片。

科丁頓使用了編輯軟件Adobe Photoshop，以數(shù)字方式復(fù)制了Monets的分層畫法。根據(jù)對莫奈作品的觀察，科丁頓構(gòu)建了15層，每層都以數(shù)字即興的方式涂上顏色，然后再將它們層疊起來。最后，科丁頓使用J750對數(shù)字圖像進(jìn)行3D打印。

“這項(xiàng)研究突出了體素打印方法，并提供了一系列體素打印，可以物理地渲染原始數(shù)字圖像，從而構(gòu)造其材料輸出，并具有在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)工作的優(yōu)勢。”他總結(jié)說： “因此，體素打印的設(shè)計(jì)可以展示原始圖像的肉眼或視覺數(shù)據(jù)，并在不破壞其視覺特征的情況下，以物理方式呈現(xiàn)該對象，提供了這個(gè)對象的裸眼質(zhì)量。”