3D-печать драгоценных металлов — новая грань аддитивного производства

По недавнему анализу SmarTech, рынок аддитивного производства из драгоценных металлов прогнозируется к $250 млн к 2028 году. Пока всё еще الناشествующий, 3D-печать золота, серебра и платины уже перестраивает высококлассные малобажные секторы, требующие беспрецедентной кастомизации и свободы дизайна — особенно в ювелирке, часовом деле, стоматологии и электронике.

В этой статье мы исследуем, как работает 3D-печать с драгоценными металлами, текущие ограничения и потенциальную эволюцию её применений.

Прямое против косвенного производства

Производители обычно выбирают между двумя подходами: косвенным и прямым 3D-печатанием.

Косвенное производство использует 3D-печатанный восковой паттерн (обычно производимый стереолитографией, SLA) как модель в процессе литья в оболочку. Паттерн покрывается огнеупорным материалом, обжигается для удаления воска, а затем заливается расплавленным драгоценным металлом. Этот метод экономит время мастера, сохраняя возможность сложных кастомных дизайнов.

Прямое производство строит итоговую деталь напрямую из CAD-файла, обычно используя прямое металлическое лазерное спекание (DMLS) или материальное струйковое печатание. Готовая деталь выходит из принтера без необходимости постобработки литейных форм.

Прямое производство в деталях

Прямая 3D-печать драгоценных металлов все еще зачаточна по сравнению с косвенными методами. Главные препятствия — высокая стоимость R&D, отражательная и термически проводимая природа золота и серебра, и трудность достижения полного спекания с обычными AM-лазерами. Тем не менее, горстка передовых систем теперь преодолевает эти вызовы.

Рыночно-готовые машины

EOS в партнерстве с британским Cooksongold запустила EOS PRECIOUS M 080 в 2014 году. Система принимает широкий спектр порошков драгоценных металлов — золото, серебро, платина, палладий — и другие сплавы. Ювелирный бренд Boltenstern использовал машину для производства коллекции «Embrace» из золота и платины, достигнув беспрецедентных уровней кастомизации.

Итальянский производитель Sisma представил mysint100 в 2014 году, способный обрабатывать бронзу, золото и другие драгоценные сплавы. Более крупный mysint300 последовал в 2016 году, ориентированный на малые серии и средние компоненты.

Печать платины

Высокая точка плавления и реактивность платины делают её трудной для литья. DMLS предлагает более чистую альтернативу, достигая плотности выше 99,9% — значительное улучшение по сравнению с типичными 99,2% литых деталей, по данным Cooksongold.

Применения в стоматологии

Стоматологические реставрации — коронки, инлеи, онлеи — выигрывают от способности производить полностью плотные кастомные компоненты по запросу. Argen, лидер стоматологических цифровых технологий, использует машины Concept Laser для печати благородных и неблагородных сплавов, доставляя индивидуальные протезы с высокой точностью.

Электроника и печатные проводники

Материальное струйковое печатание отличается от DMLS тем, что наносит тонкие капли проводимой чернил — часто серебра или золота — слой за слоем, затем отверждая их УФ-светом. Этот процесс позволяет создавать антенны, печатные платы, датчики и другие электронные компоненты.

Израильская фирма Nano Dimensions пионерствовала это с DragonFly 2020 Pro, способным одновременной депозиции проводимых и диэлектрических чернил. Американская компания Optomec с Aerosol Jet HD расширяет палитру, используя аэрозолизированные чернила из серебра, золота, меди и платины для печати резисторов, антенн и тензометров. Исследователи Карнеги-Меллона продемонстрировали высокотемпературные тензометры из наночастиц серебра, превосходящие коммерческие аналоги, открывая двери для авиации и ядерных применений.

Будущий взгляд

Хотя косвенная печать остается доминирующим методом для драгоценных металлов, индустрия постепенно смещается к прямому AM по мере того, как оборудование становится более доступным, а химия порошков/черил зреет. Мы предвидим всплеск прямо печатаемой ювелирки и стоматологических продуктов, движимый потребительским спросом на кастомизацию и быстрый оборот. В электронике продолженная разработка металлических чернил может завести новую эру печатных датчиков и антенн, ускоряя Интернет вещей.