Революция в ювелирном дизайне: сила 3D-печати

Ювелирное дело всегда было традиционным процессом, поддерживаемым разными технологическими достижениями. На сегодняшний день ни одно технологическое достижение не имело такого влияния на ювелирную индустрию, как 3D-печать или аддитивное производство.

С приходом современного ювелирного искусства экспериментация и инновации выходят на первый план, а ассортимент материалов для изготовления ювелирных изделий значительно расширяется; не только благородные металлы и драгоценные камни. Начинают использоваться материалы вроде пластиков или тканей, интегрируемые в металлические части или используемые как основные материалы.

ЮВЕЛИРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ: CAD-CAM ПРОГРАММЫ

3D-печать в мире ювелирных изделий позволяет преодолеть многие ограничения, присущие традиционным процессам дизайна и производства.

Для изготовления ювелирного изделия 3D-печатью его нужно предварительно смоделировать в CAD-CAM программах. Можно использовать любую 3D-программу, хотя сейчас есть специфические для ювелирки: RhinoJewel, RhinoGold или MatrixGold. Эти программы имеют опции, сильно ускоряющие дизайн: готовые вставки и засты, оправы и рельсы с настраиваемыми параметрами и т.д.

Пример дизайна и производства ювелирки 3D-печатью — Nervous System. Эта компания, основанная в 2007, генеративная студия ювелирного дизайна на стыке науки, искусства и технологий. На их сайте пользователь может спроектировать свои украшения, меняя параметры, и купить их, напечатанные в 3D из нейлона или металла.

Изображение 1. Интерфейс платформы дизайна Nervous System. Источник: Nervous System.

3D-ТЕХНОЛОГИИ ПЕЧАТИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЮВЕЛИРКЕ

После 3D-моделирования украшения его нужно напечатать. Наиболее используемые технологии в ювелирке:

SLA — Стереолитография

Детали от смольной 3D-печати имеют высокое качество поверхности. Технология позволяет печатать дизайны, невозможные любыми ручными методами, например, восковое литье для микролитья.

Появление настольных 3D-принтеров вроде FormLabs стало настоящей революцией в ювелирном секторе благодаря простоте использования и необычайным отделкам.

FormLabs разработала различные материалы для 3D-печати ювелирки. Это, вместе с доступной ценой, позволило многим школам, мастерским и ювелирным фабрикам позволить себе работу с этими машинами.

В каталоге смол FormLabs для SLA сейчас есть:

• Castable Resin (Отливочная смола). Разработана с идеальными качествами для литья по выплавляемой модели (lost wax casting).
• Castable Wax. Из-за высокого спроса на Castable Resin FormLabs разработала этот материал для самых требовательных пользователей. Эта смола содержит 20% воска, обеспечивающий литье без остатков, идеальное для оптимальных результатов, позволяющее создавать высокодетализированные ювелирные элементы.
• Black Standard Resin. Разработана для очень мелких деталей или с изощренными деталями. Очень полезна для создания готовых изделий или прототипов ювелирки.

И Castable Resin, и Castable Wax — материалы, ориентированные на микролитье или литье по выплавляемой модели. Это старейший известный литейный процесс, позволяющий получать металлические копии через форму, сделанную из прототипа, традиционно смоделированного воском. Обычно используют металлическую модель как матрицу. Из матрицы делают резиновую форму, заполняют воском для получения точных копий матричной детали.

Именно здесь выделяется использование отливочных смол FormLabs, так как они позволяют печатать 3D-модели быстро и с экстремальной точностью. Таким образом, устраняется необходимость создания матрицы, формы и процесса заполнения формы для получения копий исходной детали. Это приводит к значительному снижению затрат и производственных сроков.

Эти копии воска или отливочной смолы помещают в трубчатый контейнер, заполняют гипсом. Затем загружают в печь, воск или смолу выплавляют; получается форма, заполняемая металлом для получения готовых металлических деталей.

SLS и DMLS — Селективное лазерное спекание

Можно различить два типа технологий селективного лазерного спекания: пластиковая 3D-печать SLS и металлическая DMLS.

SLS-принтеры в основном используют порошок полиамида, материал, широко используемый на промышленном уровне за хорошие механические свойства и долговечность. Помимо полиамида, могут печатать эластичными материалами TPE и TPU.

Польская компания Sinterit разработала первый настольный SLS-принтер. Сейчас Sinterit предлагает две модели: Lisa и Lisa Pro, обе с тем же промышленным качеством печати. Lisa ориентирована на новичков в SLS, Lisa Pro — для требовательных пользователей, нуждающихся в больших объемах печати или большем разнообразии материалов. Помимо принтеров, Sinterit предлагает множество аксессуаров для упрощения пре- и пост-обработки, или Sinterit Studio — полное и простое ПО.

Линн Маклачлан — английская ювелирная дизайнер, использующая эту технологию для изготовления своих дизайнов. Она производит ювелирку из полиамида и затем вручную окрашивает в цвета, получая очень яркие готовые изделия и по форме, и по цвету.

Изображение 2. Серьги Helix Линн Маклачлан. Источник: Lynne Maclachlan.

Металлическая SLS или DMLS 3D-печать на благородных металлах — одна из самых важных инноваций для ювелирного сектора. Это из-за значительного упрощения производственного процесса: 3D DMLS печать позволяет прямое изготовление металлического дизайна. Таким образом, снижаются затраты и сроки производства. Сегодня уже есть DMLS-принтеры с возможностью печати на благородных металлах.

FDM — Слойное наплавление

Возможно, это наименее используемая 3D-технология в ювелирке. Потому что с этой технологией нельзя удовлетворительно выполнять очень сложные, изощренные или мелкие дизайны.

Однако, в зависимости от изготавливаемой детали, FDM-печать может быть очень полезна в ювелирке. Сейчас существует широкий ассортимент нитей для FDM, среди которых можно найти разные материалы, цвета и отделки.

Как пример использования этой технологии в ювелирке, хотим выделить работу Comme des Machines; студии устойчивого и персонализированного производства через 3D-печать. Comme des Machines сотрудничает с ювелирным дизайнером Еленой Ронер и недавно также сотрудничала с Mango, создавая коллекцию 3D-напечатанных украшений.

Изображение 3. 3D-напечатанные детали и ожидаемое сотрудничество между Comme des Machines и Еленой Ронер. Источник: Helena Rohner.

Помимо вариантов, предлагаемых материалами вроде PLA, благодаря нитям вроде Polycast от Polymaker, можно легко печатать детали для микролитья или литья по выплавляемой модели. Детали, напечатанные PolyCast, можно пост-обработать на машине Polysher; с ней достигается гладкое и блестящее покрытие, гарантирующее качество получаемых металлических деталей.

Изображение 4. Производственный процесс с деталью, напечатанной PolyCast. Источник: PolyMaker.

Безусловно, 3D-печать предлагает различные варианты и решения для ювелирного сектора. Таким образом, CAD-CAM дизайн и производство с 3D-печатью в ювелирке:

• Позволяют материализовать дизайны, невозможные через другие процессы.
• Обеспечивают воспроизводимость дизайна с высокой точностью и прецизией.
• Упрощают процессы модификации дизайна, делая разработку вариантов быстрой и эффективной (размеры колец, персонализированные изделия и т.д.).
• Благодаря фотореалистичному рендерингу, дизайны и варианты можно показывать клиенту без производства детали. Опция также полезна для создания портфолио или каталогов продуктов.
• Во многих случаях упрощают производственный процесс; можно избежать пайки и других этапов производства.

Именно по всем этим причинам 3D-моделирование и печать завоевали свою нишу в ювелирном секторе, и все больше компаний внедряют эти технологии в свои процессы дизайна и производства ювелирных изделий.