Précision des couleurs et Delta E expliqués : éléments clés du tolérancement des couleurs

Passer d’une couleur numérique à une couleur physique représente un obstacle, qu’il s’agisse de passer du RVB d’un écran d’ordinateur à une imprimante jet d’encre quadrichromique (CMJN), ou d’un code HEX à une couleur de peinture. En effet, les couleurs numériques (comme celles d'un moniteur) sont des couleurs additives avec un rétroéclairage. Les couleurs physiques (celles des objets) sont des couleurs soustractives influencées par la source lumineuse et par les pigments utilisés.

Une couleur est une courbe spectrale comprise entre 400 et 700 nm ; la différence entre une couleur additive et une couleur soustractive réside dans la manière dont cette courbe spectrale est générée. Pour cette raison, les couleurs numériques ne correspondront jamais parfaitement aux couleurs physiques, mais il existe des moyens de s’en approcher. 

Par exemple, de nombreuses couleurs de l’espace LAB ne peuvent pas être affichées sur un écran RVB. De plus, les couleurs affichées en RVB sur un écran (additives) n’auront pas le même rendu lorsqu’elles sont imprimées en CMJN (soustractives). De nombreux concepteurs sélectionnent le profil de couleur de leur moniteur afin de limiter la tolérance entre l'écran et le produit physique final.

Les standards de couleurs sont des outils de communication : des moyens de définir ou nommer des couleurs physiques afin de pouvoir obtenir la même couleur sans envoyer d’échantillon physique. Dans le domaine des plastiques, le principal standard colorimétrique est le standard plastique PANTONE. En Europe, le RAL est également utilisé pour les revêtements et les plastiques. PANTONE et RAL sont deux entreprises privées qui proposent des échantillons de couleurs sur papier et sur plastique. Ces références physiques permettent d’assurer une cohérence des couleurs dans un même matériau sans passer de l’espace numérique à l’espace physique.

La couleur que nous voyons est fortement influencée par les conditions d’éclairage dans lesquelles nous la voyons. Un objet peut sembler avoir une couleur à la lumière du jour, et une autre sous un éclairage fluorescent. 

Dans certains cas, deux échantillons de matériau qui correspondent sous une source lumineuse peuvent ne pas correspondre sous une autre. C’est ce que l’on appelle un échec métamérique des sources lumineuses, ou métamérisme des sources lumineuses.

C'est pourquoi le choix d'une condition d'éclairage standardisée est nécessaire lors de la comparaison des couleurs. Lors du développement des matériaux et de la vérification de l’exactitude des couleurs chez Formlabs, la correspondance des couleurs s'effectue sous D65, une source lumineuse censée simuler la lumière du jour (la source la plus universelle dont nous disposons).

Lorsqu’on ajoute un pigment pour créer une couleur, le type et la quantité de pigment utilisés influencent le spectre de lumière réfléchi par l’objet et, par conséquent, ce qui est visible pour l’œil humain. 

Les agents azurants optiques (OBA) sont des additifs qui modifient la lumière, altérant ainsi la manière dont l’être humain perçoit une couleur. Les OBA absorbent une plage de lumière imperceptible à l’œil humain et l’émettent dans une plage visible. Les azurants optiques sont ajoutés pour créer un blanc éclatant, par exemple pour que le papier d'impression paraisse plus blanc. 

Les couleurs fluorescentes sont réactives aux ultraviolets et, comme les OBA, absorbent une plage de lumière invisible à l’œil humain, puis l’émettent dans une plage visible. Comme les imprimantes 3D à résine polymérisent la résine liquide à la lumière, les OBA et les couleurs fluorescentes ne peuvent pas être ajoutés à une résine destinée à l'impression 3D, car l'additif empêcherait la résine de polymériser correctement. 

La quantité de pigment dans un matériau influe également sur la lumière. Par exemple, une fine plaque de résine polymérisée de couleur jaune pâle paraîtra plus transparente qu’un échantillon contenant davantage de pigment, lequel semblera plus opaque et plus saturé en couleur. Cela s’explique par le fait que le pigment bloque la lumière. 

Pour l’impression 3D par résine, des couleurs trop saturées en pigment ne s’impriment pas correctement, car le pigment bloque la lumière de 405 nm utilisée pour polymériser la résine. Ainsi, même si des dizaines de milliers de couleurs personnalisées peuvent être imprimées directement en résine, certaines couleurs ou certains effets ne sont pas disponibles en raison de leur impact sur la polymérisation.

Une façon de produire des pièces colorées consiste à les teindre. Les teintures peuvent être ajoutées à un matériau avant qu'il ne soit utilisé pour fabriquer un produit (comme la teinture à l'alcool dans la résine liquide ou la teinture de la laine avant le filage et le tissage) ou une pièce peut être teinte une fois qu'elle a été produite. Remarquez qu'en tant que couleurs physiques, les teintures n'émettront jamais de lumière et ne seront donc jamais égales aux couleurs numériques. 

Les teintures sont souvent utilisées pour ajouter de la couleur aux pièces imprimées en 3D par frittage sélectif par laser (SLS). La couleur des pièces teintes varie selon le type de matériau à teindre, la durée d’immersion dans le bain de teinture et la saturation de ce bain. En savoir plus sur la couleur et la teinture des pièces imprimées en 3D SLS ici.  

Des teintures à l’alcool peuvent être ajoutées aux résines transparentes pour créer des pièces colorées. La teinture à base d’alcool peut être ajoutée directement à la cartouche de résine, ou bien des pièces transparentes peuvent être teintes après l’impression. Pour en savoir plus sur l’utilisation de teintures à l'alcool avec les résines transparentes, cliquez ici.

Les couleurs imprimées en 2D se déposent à la surface du papier, comme la peinture à la surface d’un objet peint. Les couleurs imprimées en 2D peuvent recevoir ou non un revêtement. Ce revêtement affecte la façon dont la même couleur apparaît. Par exemple, un noir mat paraît grisâtre, tandis que ce même noir en finition brillante semble plus sombre. La texture peut également affecter la perception de la couleur, car une partie de la couleur apparaîtra plus ou moins foncée en fonction de la lumière diffusée.

Cela signifie que, lors de l'impression 3D avec la résine Color Resin de Formlabs, une finition brillante ou semi-brillante donnera l'apparence de la couleur la plus riche. L’orientation d’impression est donc importante, car les surfaces supérieures seront toujours plus brillantes que les surfaces latérales. Par ailleurs, lavez les pièces imprimées en résine avec un solvant frais. Un solvant usé ou saturé sera collant et attirera donc davantage de poussière, tout en diffusant plus de lumière, ce qui donnera à la pièce un aspect terne. 

Lors de la mesure de la couleur, la mesure avec la composante spéculaire exclue (SPEX) signifie que les caractéristiques de surface (brillance, texture, etc.) sont prises en compte. À l’inverse, la mesure avec la composante spéculaire incluse (SPIN) annule les effets de la finition de surface et de la texture et ne mesure que la couleur. Pour cette raison, la correspondance des couleurs est effectuée avec SPIN, en ignorant les effets de surface et en mesurant uniquement la couleur.

La manière dont la couleur est ajoutée à une pièce influence également son apparence. Des pigments sont ajoutés à une base. La base limite la quantité de pigment pouvant être ajoutée. C’est pourquoi la Color Resin est limitée en saturation : la résine de base ne peut contenir qu’une certaine quantité de pigment avant que ses propriétés mécaniques — voire même la possibilité d’impression — ne se dégradent.