Литофания на 3D-принтере: как сделать просвечиваемые изображения

Литофания — это художественная техника создания просвечиваемых фотографий или рисунков, например для украшения уникальных светильников. Технологии 3D-печати отлично подходят для кустарного производства таких изображений, называемых литофанами. Рассказываем, как это делается.

Превращение фотографий или рисунков в объемные, рельефные изображения с помощью 3D-принтера — уже отличный метод создания сувениров и памятных подарков, но еще более впечатляющих результатов можно добиться с помощью литофании. Литофаны — это изображения на полупрозрачных материалах, хорошо видимые глазу при подсветке с тыльной стороны. Изображения формируются как раз за счет рельефности: чем тоньше материал, тем лучше сквозь него проникает свет, и наоборот. В этой статье разберемся, как можно превращать имеющиеся двухмерные изображения, например фотографии, в 3D-печатные литофаны.

Исходные изображения

В отношении исходников желательно придерживаться двух простых правил. Во-первых, чем выше контрастность, тем лучше. Во-вторых, старайтесь избегать фотографий с изобилием фоновых деталей, так как они скорее всего превратятся в неразличимый шум и снизят качество литофана — сделают основное изображение менее четким.

Существует множество программ для преобразования фотографий в рельефные изображения, пригодные для 3D-печати, но принцип всегда один и тот же: сначала программа выделяет основной участок и осуществляет тиснение, затем добавляет кайму, а потом преобразует изображение в 3D-модель и экспортирует готовый файл в формате STL. Остается взять файл, подготовить 3D-модель в удобном слайсере и напечатать литофан. Что интересно, некоторые слайсеры, например Cura, и сами обладают необходимым функционалом, так что сконвертировать изображение и подготовить 3D-модель к печати можно в одной программе. Ниже рассмотрим три варианта на все случаи жизни.

Метод №1: используем слайсер

У этого метода есть определенные достоинства и недостатки. Cura — один из наиболее популярных слайсеров, сам процесс создания 3D-моделей литофанов в Cure быстр и прост, но с другой стороны отсутствуют некоторые тонкие настройки, доступные в специализированных программах и полноценных 3D-редакторах. Этот вариант можно считать оптимальным для начинающих пользователей.

Само собой, первым делом необходимо загрузить в компьютер исходное изображение.

Запустите Cura, затем импортируйте изображение в слайсер, выбрав «Открыть файл(ы)…» (Open File(s)…) в меню «Файл» (File). Появится всплывающее окно с настройками, определяющими внешний вид изображения при 3D-печати.

Дальше работаем с настройками:

Высота (Height) — это фактически толщина литофана, так как модель будет создаваться плашмя. Толщина может быть разной, этот показатель зависит в первую очередь от прозрачности используемого пластика для 3D-печати. Оптимальную толщину придется подбирать опытным путем, но в качестве отправной точки можно использовать толщину не более 5 мм.

Основание (Base) — это то, на чем будет напечатано изображение, то есть тыльная сторона литофана. Толщина основания будет добавлена к толщине самого изображения.

Ширина (Width) и глубина (Depth) — параметры площади модели. Так как модель отображается плашмя, эти два параметра фактически определяют ширину и длину.

Контраст (Contrast): после установки габаритов модели необходимо определиться с контрастностью. Так как на выходе получится монохромное изображение, на этом этапе предстоит решить, будет ли литофан отображением негатива или позитива исходного снимка. Здесь все просто: чем толще участки (то есть выше рельеф), тем темнее они будут на просвет. Соответственно, если вы выберете «Темнее — выше» (Darker is higher), то получите позитив, а если наоборот, то негатив исходной фотографии.

Цветовая модель (Color Model): здесь два выбора — линейная (Linear) и полупрозрачная (Translucent). В принципе, обе модели работоспособны, но для начала попробуйте полупрозрачную: судя по отзывам, она дает наилучшие результаты.

Сглаживание (Smoothing): чем выше сглаживание, тем более ровным, но менее четким будет изображение.

После выбора настроек Cura преобразует изображение в 3D-модель, затем можно просто «нарезать» файл и сохранить G-код. Не спешите печатать, пока не ознакомитесь с советами в конце статьи. Пока просто сохраните STL-файл c 3D-моделью.

Метод №2: используем программы для 3D-моделирования

Системы автоматизированного проектирования и графические редакторы тоже подходят для создания литофанов: например, некоторые энтузиасты пользуются Blender, но самый способный и удобный вариант — это Photoshop. В современных версиях Photoshop имеются инструменты для преобразования двухмерных изображений в трехмерные, а это как раз то, что нам нужно.

Для начала добавьте в Photoshop плагин Make Lithophane, если его у вас еще нет.

Откройте исходное изображение в Photoshop, затем откройте меню «Окно» (Window) и выберите «Операции» Actions (или просто нажмите Alt + F9). Выберите соответствующее действие в папке Make Lithophane и нажмите «Сделать».

Далее Photoshop проделает ряд операций, например добавит текстурные карты, после чего вы увидите готовое рельефное изображение. Имейте в виду, что рельефность, а следовательно и четкость, будет зависеть от контрастности исходного изображения.

Готовое трехмерное изображение необходимо экспортировать в формате STL. Для этого выберите «Настройки 3D-печати» (3D Print Settings) в меню 3D, и справа откроется окно «Свойства» (Properties).

Во вкладке 3D Print Settings выберите Local, затем измените Printer на Export STL. Выберите миллиметры и высокий уровень детализации, укажите требуемые размеры, а затем нажмите на кнопку Start Print, чтобы экспортировать файл.

Метод №3: используем специальные программы

Существует множество программ, заточенных именно под конвертацию изображений в трехмерные модели, а затем STL-файлы. Самые популярные — ItsLitho, Lithophane Maker и 3DP Rocks. Все они работают примерно одинаково, так что рассмотрим процесс на примере последней.

Зайдите на сайт 3DP Rocks.

Выберите вкладку Images и залейте исходное изображение.

Когда вы вернетесь во вкладку Model, то увидите, что модель уже почти готова. На этом этапе можно выбрать разные формы.

Поиграйте в меню Settings с настройками размеров, максимальной и минимальной толщины, окаймления и изгиба в меню Settings, пока не получите желаемый результат, а затем нажмите «Скачать» (Download) во вкладке Model. Теперь у вас на руках STL-файл, готовый к импорту в слайсер.

Дальше можно приступать к 3D-печати, но перед этим необходимо разобраться, как это лучше сделать.

Фотополимерная 3D-печать

Владельцам стереолитографических 3D-принтеров придется проще всего: такие системы славятся высоким разрешением, так что получить четкий литофан не составит особого труда.

При работе с фотополимерными 3D-принтерами модели принято печатать под наклоном, чтобы снижать нагрузку на неокрепшие слои, но ради максимального качества мы бы порекомендовали печатать модель плашмя, даже если это рискованнее и займет больше времени. Если изображение слишком большое, придется печатать вертикально: качество будет чуть похуже, зато модель не оторвет, а после 3D-печати ее будет проще отделить от платформы.

FDM 3D-печать

Разрешение FDM 3D-принтеров ниже, чем фотополимерных, но и на них можно получить очень привлекательные изделия. Здесь все наоборот: модель желательно печатать не плашмя, а вертикально — это даст более качественный результат, так как разрешение по Z в FDM 3D-печати выше, чем по X и Y.

Спешить не стоит, так что лучше печатать медленно и использовать сопло минимального доступного диаметра — опять-таки ради максимальной детализации. 3D-печать тонких моделей строго вертикально — рискованная затея, так что для повышения адгезии со столиком можно добавить рафт или брим.

Не используйте прозрачные филаменты, это только навредит. Литофан должен быть полупрозрачным, а для этого достаточно напечатать тонкую модель из непрозрачного пластика, желательно светлого оттенка.

Обязательно выставляйте максимальное заполнение, так как любые внутренние полости будут вызывать оптические дефекты.