體素化3D打印，Fraunhofer、哈佛、麻省理工全面發力
體素化3D打印正在通過Fraunhofer、哈佛、麻省理工等研究機構以及Stratasys等企業全面發力。
視頻：體素化3D打印
商業化的彩色3D打印
2017年，Stratasys率先推出了體素化的3D打印解決方案，其Polyjet系列的J750將多材料和高精度多色彩3D打印推向了一個全新的水平。隨后惠普宣布將在2018年推出全彩3D打印系統能實現體素級別的分辨精度，從而實現快速制造。其他方面包括XYZ Printing的da Vinci彩色3D打印以及Mcor都紛紛達到了前所未有的色彩分辨率水平。
商業化方面，Stratasys GrabCAD Voxel Print允許在體素級別操作這些材料濃度、結構和顏色映射，這意味著用戶可以創建新的數字材料來滿足他們的需求。這些可以包括先前的結構、顏色漸變、內部屬性和紋理，這在以前是不可能的。GrabCAD Voxel Print的用戶可以使用他們自己的模型層切片器工具來逐個分配體素級別的屬性，允許他們從邊界表示到體積建模。然后軟件生成一個GrabCAD Voxel文件，可以直接加載到GrabCAD，然后在J750上3D打印。
Fraunhofer
根據3D科學谷的市場研究，2015年，來自德國Fraunhofer計算機圖形研究所的研究人員Alan Brunton及其同事發表了一篇題為《推進3D彩色打印的邊界：誤差擴散與半透明材質（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》的論文，描述了一種能夠生成高度清晰和相當準確的彩色3D打印對象的算法過程，根據這種算法3D打印出來的對象相當的逼真。
研究人員充分利用了幾十年來學術界對于彩色成像、色彩管理和2D彩色打印的知識成果，以最大限度地提高質量和充分挖掘高分辨率多材料3D打印機的功能，并將其變為現實。他們的研究專注于“體素化”的噴墨三維打印。類似于二維圖片的像素由一個點所蘊含的顏色來計算，可以將其理解為由單個噴墨液滴來表示的一個3D像素。對于噴墨技術來說，全彩3D打印的難度在于，就算只有1立方厘米大小的一個3D打印對象，也包括了大約1800萬滴的樹脂。所以對于控制算法來說，這是一個非常巨大的體素數量，因此對于大多數彩色噴墨的3D打印來說，它們的色彩精度并不是最佳的。
Fraunhofer這項研究專注于“體素化”的噴墨三維打印。類似于二維圖片的像素由一個點所蘊含的顏色來計算，可以將其理解為由單個噴墨液滴來表示的一個3D像素。可以理解為這些研究人員創造的這種算法能夠使一臺3D打印機直接使用一種分層半色調方法控制每個體素的顏色和材質。所謂的半色調，是利用網點來模型一個對象的連續色調變化。
哈佛
根據3D科學谷的市場觀察，2018年哈佛大學Wyss實驗室和麻省理工學院多媒體實驗室的研究人員通過一種新的方法，實現了一小時的時間內打印出高精度的人類大腦模型。
核磁共振和CT掃描等醫學成像技術可以產生一系列高分辨率的平面化的位圖圖像，通過這些圖像可以獲得如何來建立三維建模的信息。但是，研究人員發現現有的建模方法仍存在耗費時間長、過程繁瑣，分辨率低等問題。
半色調又稱灰度級，它是反映圖像亮度層次、黑白對比變化的技術指標。這種半色調的方法被哈佛大學Wyss研究所James Weaver采用，從而使得核磁共振和CT掃描的圖像更容易、更快速地被3D打印設備讀取。半色調的方式能夠支持3D打印機使用兩種不同的材料打印復雜的醫學圖像，形成一種易于3D打印的格式，以便于能夠更好地表達原始掃描數據所記錄的所有細節。
研究人員使用基于半色調的3D打印方法來創建大腦和腫瘤模型，該模型忠實地保存了原始MRI數據中存在的所有細節層次，幾乎與人眼可區分的分辨率相同。使用這種相同的方法，還能夠使用瓣膜組織的不同材料與瓣膜內形成的鈣沉積物相對應地打印出人體心臟瓣膜的可變剛度模型，從而產生表現出機械性能梯度的模型，方便醫生深入了解鈣沉積對瓣膜功能的實際影響。
MIT
與哈佛大學Wyss實驗室的合作研究下，麻省理工學院媒體實驗室的Mediated Matter小組發明了新的3D打印方法，無論其復雜程度如何，其顏色和形狀與照片一樣詳細。這相當于傳統二維的CMYK打印，但通過3D打印實現，結果令人驚嘆
到目前為止，我們很難通過3D打印來顯示某些類型的數據模型，例如大腦或星際塵埃云中的相互連接的神經元組織，這些圖片具有許多分散的結構，漂浮在空間中而不與其他結構連接。這對3D打印造成了一個問題：3D打印的對象通常需要連接所有部件 – 如此復雜的對象與奇怪的拓撲結構幾乎無法通過3D打印制作出來，麻省理工的媒體實驗室開辟出解決方法。
麻省理工的媒體實驗室在2018年5月《Science Advances》（科學進展）上發表的一篇論文描述了這種方法。這些浮點被捕獲在透明材料內部，稱為體素。每個小點都分配了三個坐標（X，Y和Z），這些坐標將點放置在三維空間中。該過程類似于傳統的2D彩色打印。但不是在一張紙上打印，而是在空間中記錄了每個點的位置。這樣3D打印出來的模型，就像展示侏羅紀的臭蟲如何被困在琥珀中一樣栩栩如生.
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