Juwelen 3D-Printen Onder de Knie: Complete Beginnersgids

Met de groei van additieve fabricagetechnologieën zijn er weinig industrieën die zoveel belofte hebben getoond als die van juwelenproductie. 3D-printen stelt de creatie van nieuwe, nieuwe vormen in deze mode-accessoires in staat met een heel scala aan gietvormen en soms directe materialenverwerking. Additieve fabricage heeft ook diverse fabrikanten de mogelijkheid gegeven om ontwerpen voor diverse mode-accessoires snel en met precisie te testen en te prototypen.

Traditionele methoden van juwelenbereiding vereisten ofwel handwerk of wasgieten, beide vatbaarder voor menselijke fouten en vaak langzamer dan 3D-printen. Dit biedt unieke kansen in het additieve fabricageveld, wat niet alleen machineprecisie biedt, maar veel betere herhaalbaarheid en gebruiksgemak. Het brengt ook verhoogde digitalisering voor veel gemakkelijkere patroonreproductie en -ontwikkeling.

Toch, zelfs met verkorte levertijden en deze grotere controle over de einds vorm, zijn er nog wel een aantal overwegingen bij het kiezen van je 3D-printtools. Er zijn diverse manieren om juwelen te printen en ze hebben hun eigen duidelijke voor- en nadelen, technologieën en softwareopties. Dit artikel wil wat licht werpen op elk van deze factoren.

Benadering tot Printen

Breed gesproken komen alle juwelenprintmethoden en -technologieën in twee grote categorieën: direct en indirect 3D-printen. De eerste is precies wat het klinkt, namelijk een vorm van direct printen van de juwelen met de eindmaterialen. Indirecte printmethoden bouwen daarentegen een gietvorm of gietpatroon voor het juwelenproductieproces, wat materialen als gips of wassen kan gebruiken.

Direct printen betreft meestal Selective Laser Sintering of Smelten en is veel minder algemeen dan het maken van gietvormen of patronen. Het heeft zijn voordelen in term van het toestaan van een breder scala aan mogelijkheden wat vorm en vormgeving betreft, wat methoden die afhankelijk zijn van gieten en gietvormen niet kunnen creëren. Toch is het nog veel minder populair.

Er zijn een aantal belemmerende factoren die direct printen hebben voorkomen om populariteit te krijgen, maar de grootste is dat de technologie duur kan zijn, vaak afhankelijk van machines van $100K. Hoewel goedkopere machines beschikbaar zijn, hebben ze vaak niet het bouwvolume dat men nodig heeft voor professionele schaal juwelenprinten.

Een andere belemmerende kwestie is dat de materialen voor het maken van juwelen duur zijn en poeders hiervoor duur kunnen zijn, vooral omdat veel vormen van smelten en sinteren veel afval creëren. Op dezelfde manier lopen laser-gebaseerde methoden problemen op met materialen die erg reflecterend zijn, namelijk goud en zilver. Hoewel niet onmogelijk, maakt dit ze lastiger dan traditionele methoden en indirect printen.

Indirect Printen methoden steunen vaak op lost-wax gieten (investment casting), wat de populairste methode is om juwelen te 3D-printen. Dit betekent niet direct het produceren van eindgebruik juwelen, maar het produceren van 3D-prints van zeer gedetailleerde wasmodellen van diverse juwelenen, die later gebruikt worden om gietvormen te maken.

Het combineert 3D-printen met traditionele gietvormproductietechnieken, vaak gebruikmakend van was of gips. Dit vereist gebruikers om het gietbare model in hars te 3D-printen, met behulp van stereolithografie (SLA) of digital light processing (DLP). Vervolgens wordt het 3D-geprinte model bedekt met gips om de vorm te creëren. Eenmaal de gips vast is, wordt de hars afgelopen en vloeibaar metaal gegoten.

Vanaf daar is het een traditioneel metaalgietproces, namelijk wachten tot de vorm uithardt en vervolgens de vorm in een hoge-temperatuuromgeving plaatsen. Eenmaal het metaal vast is, kan de vorm worden verwijderd. Gebruikers moeten het item dan voorzichtig eruit halen en na-bewerkingsstappen toepassen zoals polijsten of meer.

Het grootste voordeel van deze methode is dat je geen speciale vorm van het metaal nodig hebt om juwelen te maken en bijna elk metaal gebruikt kan worden. Het stelt ook veel snellere productie in dan traditionele productiemodi, zelfs als het gecompliceerd lijkt. De gietvormen die het creëert kunnen van zeer hoge waarde zijn of kwaliteiten hebben die traditionele methoden niet kunnen reproduceren en bovenop dit kunnen de patronen voor gieten gemakkelijk gereproduceerd worden wanneer nodig.

Technologieën

Er zijn een aantal technologieën binnen indirect printen en gietpatronen die de moeite waard zijn te noemen. SLA en DLP zijn beide redelijk veelvoorkomend voor het maken van gietpatronen, maar er zijn belangrijke verschillen tussen de twee technologieën die de moeite waard zijn te overwegen. Voor één ding, aangezien DLP-printers projecteurs moeten huisvesten, zijn ze doorgaans groter dan SLA-printers (in het algemeen). Zowel SLA als DLP gebruiken doorgaans fotopolymeren, en zijn in staat om verbazingwekkende niveaus van onderdeelcomplexiteit en precisie te bereiken, met een heel scala aan toegewijde materialen met name voor juwelengietvormen.

Wat SLA betreft, is de Formlabs Form 2 redelijk populair onder juweliers en fabrikanten. Het biedt een betaalbaar, hoogwaardig stereolithografie-printsysteem en is geweldig voor gietpatronen. De Formlabs Castable Hars zorgen er ook voor dat deze prints betere patronen toelaten.

Wat prijs betreft, hoewel DLP-machines goedkoper kunnen zijn voor de gemiddelde consument, kunnen high-end machines in beide technologieën oplopen tot 5-cijferige prijzen. Bepaalde machines bieden sub-technologieën binnen deze vormen die gespecialiseerd zijn in juwelenproductie. Een voorbeeld is EnvisionTEC's Vida cDLM apparaat. De Continuous Digital Light Manufacturing (cDLM) technologie biedt hoge resolutie en hoge snelheden. Technologieën als deze kunnen ook de noodzaak voor ondersteuningsstructuren verminderen, wat minder problemen met afwerking betekent.

Een andere set printers gericht op juwelen zijn de S-serie van Solidscape, met onder andere de S300, de S350 en de S390. Deze machines zijn iets anders in dat ze waspatronen direct gieten. Deze gebruikt de Solidjet-technologie die snellere prints levert met redelijke betrouwbaarheid. Het bedrijf biedt ook toegewijde materialen met handvrije, oplosbare ondersteuningen die in tandem werken om nauwkeurige en makkelijk te verwijderen onderdelen te produceren. Ze werken ook met niet-toxische materialen, zodat gebruikers niet met handschoenen hoeven te omgaan.

https://youtu.be/Iy15UN_fuOA

Toegewijde directe juwelenprintmachines, hoewel zeldzaam, bestaan wel. Cooksongold heeft hierop enige succes gehad, zelfs met het hosten van diverse collecties met juwelenmakers. Hun M 080 Direct gebruikt Metal Laser Sintering (DMLS) technologie en kan juwelen verwerken zonder gietvormen. De printer kan goed werken met goud en platina zoals ze in het verleden op diverse tentoonstellingen hebben getoond. Het werkt door fijn metaalpoeder met een laser te smelten om extreem complexe geometrieën te creëren zoals vrijvormige oppervlakken, holle secties en articulatie-onderdelen.

Software

Met een digitale workflow kunnen gebruikers CAD-softwaretools toepassen en hun eigen ontwerpen digitaal creëren, deze reproduceren met een 3D-printer. Dit stelt hen in staat om de patronen te vormgeven die dan gegoten worden als de gietvorm zelf. Na uitbranding van het positieve patroon, volgt het proces hetzelfde pad als traditioneel gieten. Deze methode is nuttig in dat het veel van de handmatige stappen uitschakelt die men verwacht met traditioneel gieten. Het elimineert ook een aantal tijdsintensieve stappen en het ontwerp is veel gemakkelijker te reproduceren, wijzigen en opnieuw te printen zoals gewenst.

Naast de gebruikelijke verdachten als TinkerCAD, zijn er een aantal software die nuttig kunnen zijn voor het printen van diverse juwelengietpatronen, zelfs als de originele software niet bedoeld was voor juwelen maken en ontwerpen. Juwelenprintsoftware kan nogal duur zijn, maar heeft veel te bieden in termen van snellere vervaardiging of complexe ontwerpen.

Rhino3D is een populaire software vaak gebruikt in architectuur en industriële ontwerp, maar het heeft een toegewijde versie puur voor juwelen genaamd RhinoGold. Het stelt complexe ontwerpen voor zeer gedetailleerde juwelenstukken in, terwijl het een grote keuze aan componenten en add-ons biedt voor combinaties zoals oorbellen, armbanden, hangers, eeuwigheidsbanden etc. Men kan hun model volledig vanaf nul bouwen of kiezen om ingebouwde sjablonen en tools te gebruiken om iets snellers of ingewikkelder te maken. RhinoGold bevat modelleringsmodules en graveringsmodules, wat dit een efficiënte software maakt om 3D juwelenmodellen te creëren. De originele Rhinoceros is ook populair onder juweliers, samen met RhinoJewel.

Matrix is, op dezelfde manier, ook voor Juwelen. Dit wordt doorgaans beschouwd als een erg complex tool dus het wordt niet aangeraden voor beginners. Het stelt wel enkele zeer interessante en unieke ontwerpen in en heeft veel van dezelfde features als Rhino. De stap-voor-stap builder stelt redelijk wat creatieve verkenning in.

Aan de makkelijkere kant van het juwelenontwerpsoftware-spectrum, vind je 3Design. De interface en graphics waren geïnspireerd op videogametechnologie, wat de software helpt foto-realistische simulaties van de eventuele print te produceren. 3Design is makkelijk te beheersen, maar dat betekent niet dat het geen interessante accessoires en mode-items kan produceren.

JewelCAD is een andere 3D vrijvorm-oppervlakte-gebaseerde solide modelleerder die krachtige modelleringstools biedt met veel open vrijheid in het creëren van artistieke en stijlvolle ontwerpen. JewelCAD is erg populair bij juwelenfabrikanten in Azië. Het is makkelijk te zien waarom, aangezien de tools flexibel en intuïtief zijn en ze met een beetje moeite gemakkelijk geleerd en gebruikt kunnen worden.

Er zijn een heleboel andere softwareoplossingen, en velen die niet bedoeld zijn voor juwelen maar de klus toch kunnen klaren. Het is het beste om de tools te gebruiken waarmee je het meest vertrouwd bent, aangezien deze zowel tijdsintensief te leren als duur kunnen zijn. Als je een modelleersoftware hebt die je al kent, zou het het beste zijn om bij die te blijven.