Il colore ci circonda ed è una caratteristica fondamentale delle parti, dei modelli e degli strumenti con cui interagiamo. Quando si realizzano modelli, dispositivi e altre parti stampate in 3D, il colore viene utilizzato per identificare e distinguere, confondersi o risaltare. Inoltre, poiché l'aggiunta di colore alle parti stampate a iniezione è semplice ed economica, c'è una forte domanda per la produzione di parti colorate.
Con la Color Resin di Formlabs, è possibile stampare direttamente parti colorate con le stampanti 3D a stereolitografia (SLA). Il selezionatore del colore della Color Resin consente di utilizzare più input, tra cui i valori RGB e i codici esadecimali, mostrando il colore selezionato rispetto a quello ottenibile con la possibilità di utilizzare i cursori strati per apportare lievi modifiche.
Per i marchi e i prodotti che richiedono colori precisi su materiali diversi, l'abbinamento dei colori è fondamentale. Per ottenere il colore desiderato per qualsiasi prodotto, compresi quelli stampati a base di Color Resin, è importante capire come il colore visibile sia influenzato da variabili quali le condizioni di illuminazione, la finitura superficiale e la struttura della superficie, nonché le differenze tra colore additivo e sottrattivo. Di seguito analizziamo le considerazioni chiave per la corrispondenza dei colori e le tolleranze.
Spazi colore
Per ottenere colori precisi e abbinati, è necessario considerare una serie di variabili, a partire dallo spazio colore. Lo spazio colore viene utilizzato per comunicare i colori, il più delle volte posizionandoli come su una mappa. Gli spazi colore includono:
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I valori dei colori CIELAB (LAB o L*a*b*), orientati in uno spazio 3D su un asse chiaro/scuro, uno rosso-verde e uno giallo-blu.
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CIELCH (L*C*h*), ovvero lo stesso spazio colore di CIELAB, ma che utilizza misure diverse per descrivere un colore. Mentre L*a*b* utilizza coordinate cartesiane, L*C*h˚ si serve di coordinate polari di luminosità, croma e tonalità.
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RGB, che si riferisce alla miscelazione della luce per formare il colore (additivo), con i tre primari in questo modello, ovvero il rosso, il verde e il blu. I display digitali utilizzano spesso profili RGB. I codici esadecimali colore sono codici esadecimali o a sei cifre composti da numeri e lettere che rappresentano l'intensità del rosso, del verde e del blu richiesti per produrre un colore specifico.
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CMYK (ciano, magenta, giallo e nero) è un modello di colore sottrattivo, più spesso utilizzato nella stampa 2D a colori.
Questi sono solo alcuni degli spazi colore più comunemente utilizzati e ognuno di essi presenta sfumature e sovrapposizioni. La selezione di uno spazio colore dipende dai requisiti fisici di un'applicazione e dalla gamma di colori richiesti. Ad esempio, i codici esadecimali sono comunemente utilizzati nell'HTML, in quanto l'output viene visualizzato su uno schermo e quindi utilizza la luce per creare il colore. Lo spazio LAB è più grande di quello RGB perché comprende più colori di quelli ottenibili nello spazio RGB. sRGB, lo spazio colore standard per i monitor dei computer, è più piccolo di Adobe RGB, spesso utilizzato per la fotografia.
Tolleranza cromatica e ΔE (Delta E)
Se lo spazio colore è una mappa di colori, la tolleranza cromatica è la misura tra i diversi colori della mappa. Sono molti i fattori che possono influenzare la percezione delle differenze di colore da parte degli esseri umani, dalle differenze da persona a persona alle condizioni di illuminazione, alla texture della superficie e alla relatività del colore (come un colore può apparire diverso a seconda del background). Gli spettrofotometri, strumenti per la misurazione del colore, sono quindi utilizzati per ottenere misurazioni più accurate.
Gli spettrofotometri vengono utilizzati per misurare con precisione il colore fisico e ottenere una corrispondenza cromatica personalizzata. (Immagine: X-Rite)
Gli spettrometri misurano il colore illuminandolo con la luce e misurando la risposta spettrale. (Immagine: X-Rite)
Misurare la differenza tra due colori significa determinare il delta. Il valore ΔE (delta E) tiene conto delle differenze di luminosità (ΔL), croma o saturazione (ΔC) e tonalità (ΔH).
Il ΔE mappato nello spazio colore L*a*b*. (Immagine: Alpolic)
Il ΔE 2000 (DE 2000 o deltaE) è il ΔE universalmente accettato per misurare le differenze di colore, in quanto consiste nella versione più aggiornata della formula. Lo spazio colore non è percettivamente uniforme, il che significa che la distanza euclidea tra due colori non è normalizzata. Il ΔE 2000 è un metodo di calcolo superiore perché cerca di normalizzare lo spazio di colore in modo che un ΔE 2000 inferiore a 1 non sia percepibile dall'occhio umano. Queste formule sono in continua evoluzione, poiché continuiamo a cercare modi migliori per normalizzare lo spazio colore in base al modo in cui percepiamo i colori.
Perché è difficile abbinare i colori?
Determinare i colori equivalenti tra due spazi colore digitali può essere semplice. Determinare o misurare l'equivalenza tra due spazi colore fisici, o tra uno spazio colore fisico e uno spazio digitale, è più complicato per via dei fattori descritti di seguito.
Colore sottrattivo e colore additivo
Il passaggio dal colore digitale a quello fisico è un ostacolo, sia che si tratti di passare dall'RGB dello schermo di un computer alla stampante a getto d'inchiostro CMYK, sia che si tratti di passare dal codice esadecimale al colore della vernice. Questo perché i colori digitali (come quelli di un monitor) sono colori additivi con una retroilluminazione. I colori fisici (quelli degli oggetti) sono colori sottrattivi che vengono influenzati dalla fonte di luce e dai pigmenti utilizzati.
Colori additivi a sinistra e colori sottrattivi a destra.
Un colore è una curva spettrale tra 400-700 nm; la differenza tra colore additivo e sottrattivo sta nel modo in cui viene generata la curva spettrale. Per questo motivo, i colori digitali non corrisponderanno mai perfettamente a quelli fisici, ma esistono modi per avvicinarsi il più possibile alla corrispondenza.
Ad esempio, ci sono molti colori nello spazio LAB che non possono essere visualizzati su uno schermo RGB. Inoltre, i colori visualizzati in RGB su uno schermo (additivo) non avranno lo stesso aspetto se stampati a CMYK (sottrattivo). Molti designer selezionano il profilo colore del proprio monitor per limitare la tolleranza tra lo schermo e il prodotto fisico finale.
Standard cromatici: PANTONE e RAL
Gli standard cromatici sono strumenti di comunicazione, modi per definire o dare un nome ai colori fisici in modo che le persone possano ottenere la stessa cromia senza inviare un campione fisico. Nel settore delle materie plastiche, lo standard cromatico più diffuso è lo standard PANTONE per la plastica. In Europa, il RAL viene utilizzato anche per i rivestimenti e le materie plastiche. Sia PANTONE che RAL sono aziende private che offrono campioni di colori per carta e plastica. Questi riferimenti fisici consentono di mantenere la coerenza dei colori nello stesso materiale senza passare da spazi digitali a spazi fisici.
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Condizioni di illuminazione e metamerismo dell'illuminante
Il colore che vediamo è fortemente influenzato dalle condizioni di illuminazione in cui lo osserviamo. Un oggetto apparirà di un colore alla luce del giorno e di un altro sotto la luce fluorescente.
In alcuni casi, due campioni di materiale che corrispondono sotto una fonte di illuminazione potrebbero non corrispondere sotto un'altra. Questo fenomeno è chiamato fallimento del metamerismo dell’illuminante o metamerismo dell'illuminante.
Alla luce naturale, questi due oggetti appaiono di colore rosso. (Immagine: datacolor)
Nell'illuminazione a incandescenza, l'oggetto a sinistra è di un rosso molto più scuro rispetto a quello a destra. (Immagine: datacolor)
Per questo motivo è necessario scegliere una condizione di illuminazione standard per confrontare i colori. Durante lo sviluppo dei materiali e la verifica dell'accuratezza dei colori presso Formlabs, la corrispondenza dei colori viene eseguita utilizzando il D65, una fonte di illuminazione che simula la luce del sole (la fonte di luce più universale che tutti conosciamo).
Luce e pigmento
Quando si aggiunge un pigmento per creare un colore, il tipo e la quantità di pigmento utilizzato influisce sullo spettro di luce che si riflette su un oggetto e, quindi, su ciò che è visibile all'occhio umano.
Gli agenti sbiancanti ottici (OBA) sono additivi che influenzano la luce, alterando il modo in cui l'uomo vede un colore. Gli OBA assorbono una gamma di luce impercettibile all'occhio umano ed emettono una gamma visibile all'uomo. Gli sbiancanti ottici vengono aggiunti per creare un bianco brillante, ad esempio per far apparire più bianca la carta copiativa.
I colori fluorescenti sono reattivi ai raggi ultravioletti e, come gli OBA, assorbono una gamma di luce invisibile all'occhio umano per poi emetterla in una gamma visibile all'uomo. Poiché le stampanti 3D a resina polimerizzano la resina liquida con la luce, sia gli OBA che i colori fluorescenti non possono essere aggiunti a una resina per la stampa 3D, poiché l'additivo impedirebbe alla resina di polimerizzare correttamente.
Anche la quantità di pigmento presente in un materiale influisce sulla luce. Ad esempio, una lastra di resina polimerizzata di colore giallo pallido risulterà più trasparente rispetto a un campione con più pigmenti, che apparirà più opaco e con un colore più saturo. Questo accade perché il pigmento blocca la luce.
Per la stampa 3D a resina, i colori troppo saturi di pigmento non verranno stampati correttamente, poiché il pigmento blocca la luce a 405 nm utilizzata per polimerizzare la resina. Quindi, mentre decine di migliaia di colori personalizzati possono essere stampati direttamente a resina, alcuni colori o effetti non sono disponibili a causa dei loro effetti sulla polimerizzazione.
Colorazione con le tinture
Un modo per produrre parti colorate è quello di tingerle. Le tinture possono essere aggiunte a un materiale prima che venga utilizzato per la produzione di un prodotto (come la tintura in alcool della resina liquida o la tintura della lana prima della filatura e della tessitura). In alternativa, una parte può essere sottoposta a tintura una volta prodotta. Nota che, in quanto colori fisici, le tinture non emetteranno mai luce e quindi non saranno mai uguali ai colori digitali.
Le tinture sono spesso utilizzate per aggiungere colore alle parti stampate in 3D con la sinterizzazione laser selettiva (SLS). Il colore delle parti tinte varia a seconda del tipo di materiale da tingere, del tempo di permanenza della parte nel bagno di tintura e della sua saturazione. Scopri di più sul colore e sulla tintura delle parti stampate in 3D SLS qui.
Alle resine trasparenti si possono aggiungere tinture ad alcool per creare parti colorate. La tintura a base di alcool può essere aggiunta direttamente alla cartuccia di resina oppure le parti trasparenti possono essere tinte dopo la stampa. Scopri di più sull'utilizzo di tinture ad alcool con resine trasparenti qui.
Parti stampate in 3D SLS in Nylon 12 White Powder, sottoposte a tintura in una postazione a ultrasuoni.
La Clear Resin viene mescolata con inchiostro ad alcool e poi stampata con stampanti 3D SLA.
Stampa 2D e 3D a colori: finitura superficiale e texture
I colori stampati in 2D si depositano sulla superficie della carta, proprio come la vernice su un oggetto verniciato. I colori stampati in 2D possono essere rivestiti o non rivestiti. Questo rivestimento influisce sull'aspetto dello stesso colore. Ad esempio, un nero opaco appare grigiastro, mentre lo stesso nero lucido appare più scuro. Anche la texture può influenzare la percezione del colore: una parte può apparire più scura o più chiara in base alla luce diffusa.
Ciò significa che, quando si stampa in 3D con la Color Resin di Formlabs, una finitura lucida o semilucida renderà il colore più ricco. L'orientamento di stampa è quindi importante, poiché le superfici superiori saranno sempre più lucide rispetto a quelle laterali. Inoltre, lava le parti stampate a resina con del solvente pulito. Il solvente usato o saturo sarà appiccicoso e quindi attirerà più polvere e diffonderà più luce, donando alla parte un aspetto opaco.
Quando si misura il colore, Measuring Specular Excluded (SPEX) significa che le caratteristiche della superficie (lucentezza, texture, ecc.) sono incluse nella lettura. D'altra parte, Measuring Specular Included (SPIN) annulla gli effetti della finitura superficiale e della texture e misura solo il colore. Per questo motivo, la corrispondenza dei colori viene fatta con la misurazione SPIN, ignorando gli effetti della superficie e misurando solo il colore.
Queste texture campione sono state stampate tutte nello stesso lotto di stampa utilizzando la stessa Color Resin (codice colore inserito dall'utente: RGB 000-134-171). Tuttavia, le texture fanno sì che l'occhio umano percepisca leggere differenze di colore.
Anche il modo in cui il colore viene aggiunto a una parte influisce sul suo aspetto. I pigmenti vengono aggiunti a una base. La base limita la quantità di pigmento che si può aggiungere. Questo è il motivo per cui la Color Resin ha una saturazione limitata: la resina di base può contenere solo una certa quantità di pigmento prima che le proprietà meccaniche o addirittura la capacità di stampare diminuiscano.
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Inizia a stampare a colori
Conoscendo le variabili che influenzano il colore, è più facile abbinare i colori. Le parti realizzate con le stampanti 3D Formlabs possono essere verniciate, rivestite, tinte e, nel caso della tecnologia SLA, stampate a colori. Ognuno di questi metodi può ottenere finiture superficiali diverse, influenzando il modo in cui il colore apparirà sulla parte finale.
La stampa diretta di parti 3D personalizzate e colorate è possibile utilizzando la Color Resin sulle stampanti 3D SLA. Sapere come le condizioni di illuminazione, il materiale, la texture e la finitura superficiale influenzano il colore visibile è fondamentale per selezionare i colori che soddisfano le tue esigenze. Quando si sceglie un colore per la Color Resin di Formlabs, è importante tenere a mente queste variabili. Per abbinare i colori, prendi le misure con SPIN, assicurandoti che le caratteristiche testuali siano escluse dalla lettura.
Ordinare un colore online significa che il colore viene visualizzato in RGB (colore additivo). Tuttavia, il colore fisico è sottrattivo: ciò significa che i colori possono sembrare simili, ma non possono mai essere identici.
Approcciarsi alla corrispondenza dei colori con una comprensione del linguaggio e delle variabili rende più facile ottenere i colori desiderati. Ordina la Color Resin o esplora le stampanti 3D di Formlabs per iniziare a stampare. Per scoprire quali sono i processi e i materiali più adatti per ottenere le parti colorate di cui hai bisogno, contatta il reparto vendite.
