Naukowcy opracowują metodę wielokrotnego druku metodą Voxel-3D, aby uzyskać bardziej bezpośrednie przetwarzanie danych na obiekt

Co jeśli zamiast być zmuszonym do polegania na geometrycznych reprezentacjach obiektów, które drukujesz w 3D, możesz zamiast tego używać zestawów danych, takich jak to, co otrzymasz z urządzenia MRI? Jest to dokładnie to, co zespół naukowców z Mediated Matter Group z MIT Media Lab i Uniwersytetu Harvarda stara się osiągnąć.

Aby wyprodukować przedmiot na konwencjonalnych drukarkach 3D, należy wykonać obliczenia dotyczące cyfrowego opisu obiektu , a następnie przekonwertuj wynikowy opis numeryczny na kształty geometryczne, które można wykorzystać do drukowania 3D. Zespół badawczy opracował jednak nową technikę drukowania wielomateriałowych zestawów danych w postaci obiektów fizycznych, która wymaga mniejszego wstępnego przetwarzania w celu stworzenia bardziej bezpośredniego tłumaczenia danych na obiekt i budowania mostu między fizycznym i cyfrowym CD3D .

Zespół opublikował artykuł zatytułowany "Making data matter: Voxel printing for digital production of data across the scale and domeny "w witrynie Science Advances o otwartym dostępie. W nim opisują oni swoją nową technikę, która konwertuje dane opisujące cyfrowy obraz na woksele - umożliwiając drukowanie 3D niezwykle precyzyjnych wokseli, zamiast kształtów, z rozdzielczością 2,3 miliona na centymetr sześcienny.

Streszczenie brzmi: "Prezentujemy wielomateriałową metodę drukowania wokseli, która umożliwia fizyczną wizualizację zestawów danych powszechnie związanych z obrazowaniem naukowym. Wykorzystując opartą na woksie kontrolę nad trójwymiarowym drukiem wielowymiarowym (3D), nasza metoda umożliwia dodatkowe wytwarzanie nieciągłych typów danych, takich jak dane chmury punktów, dane krzywych i wykresów, dane oparte na obrazie i dane wolumetryczne. Przekształcając zestawy danych w opisy osadzonych materiałów, poprzez modyfikacje procesów rasteryzacji, pokazujemy, że zestawy danych często wizualizowane na ekranie mogą zostać przekształcone w fizyczne, materialnie heterogeniczne obiekty. Nasze podejście zmniejsza potrzebę postprocessingu zestawów danych do reprezentacji granic, zapobiegając zmianom danych i utracie informacji w produkowanych fizycyzacjach. W związku z tym wypełnia lukę między cyfrową reprezentacją informacji a fizycznym składem materiałowym. Oceniamy cechy wizualne i cechy naszej metody, oceniamy jej przydatność i przydatność w produkcji fizycznych wizualizacji oraz szczegółowo konwertujemy zestawy danych do wielomateriałowego druku 3D. Kończymy przykłademZestawy danych drukowane w 3D, generowane przez naszą metodę, wskazujące na potencjalne zastosowania w skalach, dyscyplinach i domenach problemów. "

Wyniki nowej metody zespołu dla zestawów danych drukowania 3D jako obiektów fizycznych identycznych z ich obiektami wizualizacje ekranu są podobne do przejścia na drukarkę laserową z matrycy punktowej. Technika faktycznie neguje potrzebę tworzenia pośredniej reprezentacji obwiedni obiektu, która może zakończyć się utratą informacji lub zmianą danych dla mniej idealnych wyników fizycznych.

Zgodnie z dokumentem, "Format pliku STL reprezentuje obiekty przez zamkniętą zwykłą powierzchnię, opisaną przez listę trójkątów, zdefiniowanych przez ich wierzchołki. Podczas procesu drukowania 3D każda powierzchnia jest traktowana jako obiekt stały, gdzie przestrzeń wewnątrz reprezentacji granicy trójkąta jest zajęta przez pojedynczy materiał. Niestety te przepływy pracy związane z projektowaniem i dodatkami nie myślą "poza powłoką" obiektów, mimo że komercyjne drukarki 3D mogą drukować jednocześnie do siedmiu materiałów. Oznacza to, że aby drukować w 3D dowolny zestaw danych, zwłaszcza tych, które nie są naturalnie reprezentowane jako powierzchnie, wszystkie dane najpierw muszą zostać przekształcone w reprezentację brzegową. W szczególności w przypadku danych naukowych, ten proces konwersji jest problematyczny, ponieważ w wielu przypadkach wprowadza obciążenie obliczeniowe, zmianę danych, a nawet utratę informacji. "

Aby to zademonstrować, zaprojektowali i wydrukowali trójwymiarowo niektóre niesamowite detale, takie jak misterne maski śmierci z subtelnymi zmianami kolorów przez Stratasysa i Neri Oxmana, który prowadzi grupę badawczą Mediated Matter, które pojawiły się w niesamowicie pięknej serii Nieszpory dla części kolekcji artystycznej The New Ancient 3D.

Naukowcy są przekonani, że ich nowa wielomateriałowa metoda drukowania 3D może mieć zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym w edukacji, planowaniu chirurgicznym, konserwacji i konserwacji artefaktów kulturowych.

"Wykorzystując najnowsze postępy w wielomateriałowe technologie druku 3D w połączeniu z drukowaniem wokselowym, przedstawiony proces pozwala na mniejsze przetwarzanie wstępne (takie jak segmentacja i wypełnianie otworów) wykorzystywanych zestawów danych w porównaniu do metod śpiewać reprezentacje graniczne ", czytamy w artykule.

Do współautorów należą Christoph Bader i Dominik Kolb z MIT, James C. Weaver z Harvard's Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Sunita Sharma z MIT, Ahmed Hosny zSzkoła Dana-Farber Cancer Institute w Harvard Medical School oraz João Costa i Oxman z MIT.