Sieradenontwerp revolutioneren: De kracht van 3D-printen

Sieradenmaken is altijd een traditioneel proces geweest, ondersteund door verschillende technologische vooruitgang. Tot op heden heeft geen technologische vooruitgang zoveel impact gehad op de sieradenindustrie als 3D-printen of additieve productie.

Met de komst van contemporaine sieraden, nemen experimenteren en innoveren de hoofdrol in, en de reeks materialen die in de fabricage van sieraden worden gebruikt, neemt aanzienlijk toe; niet alleen edele metalen en edelstenen zijn geldig. Materialen zoals kunststoffen of stoffen beginnen te worden gebruikt, geïntegreerd in metaalonderdelen of als hoofdmaterialen gebruikt.

SIERADENMODELLEREN: CAD-CAM PROGRAMMA'S

3D-printen in de wereld van sieraden stelt in staat om veel van de inherente beperkingen van traditionele ontwerp- en productieprocessen te overwinnen.

Om een sieraad met 3D-printen te fabriceren, moet het vooraf gemodelleerd worden met CAD-CAM-programma's. Elk 3D-ontwerpprogramma kan gebruikt worden, hoewel er momenteel specifieke programma's voor sieraden zijn, zoals RhinoJewel, RhinoGold of MatrixGold. Deze programma's hebben bepaalde opties die het sieradenontwerpproces aanzienlijk versnellen: vooraf ontworpen edelstenen en sluitsystemen, inleggen en rails met aanpasbare parameters, etc.

Een voorbeeld van sieradenontwerp en -fabricatie met 3D-printtechnologieën is Nervous System. Dit bedrijf, opgericht in 2007, is een generatief sieradenontwerpstudio die werkt op het snijvlak van wetenschap, kunst en technologie. Op hun website kan de gebruiker hun eigen sieraden ontwerpen op basis van de wijziging van verschillende parameters en ze kopen in 3D geprint op nylon of metaal.

Afbeelding 1. Nervous System ontwerpplatform interface. Bron: Nervous System.

3D-PRINTTECHNOLOGIËN GEBRUIKT IN SIERADEN

Na de 3D-modellering van het sieraad, moet het 3D-geprint worden. De meest gebruikte 3D-printtechnologieën in het sieradenvak zijn de volgende:

SLA - Stereolithografie

De onderdelen die voortkomen uit 3D-harsprinten hebben een hoge oppervlaktekwaliteit. Deze technologie stelt u in staat om ontwerpen te printen die niet met een handmatige methode gedaan konden worden, zoals wasgieten voor microgietwerk.

De komst van desktop 3D-printers zoals FormLabs is een echte revolutie in de sieradensector geweest, door het gemak van gebruik en de buitengewone afwerkingen die het biedt.

FormLabs heeft diverse materialen ontwikkeld gericht op 3D-sieradenprinten. Dit, samen met een betaalbare prijs, heeft ervoor gezorgd dat veel scholen, werkplaatsen en sieradenfabrieken deze machines kunnen betalen.

Momenteel zijn er veel typen harsen voor 3D-printen met SLA-technologie. De FormLabs-harsencatalogus zou moeten omvatten:

• Gietbare hars. Ontwikkeld met de perfecte kwaliteiten voor verloren wasgieten of gieten.
• Gietwas. Vanwege de hoge vraag naar Gietbare Hars, heeft FormLabs dit materiaal ontwikkeld voor de meest eisende gebruikers. Deze hars bevat 20% was, wat een restvrij gieten garandeert, perfect voor het bereiken van optimale resultaten, in staat om hoog gedetailleerde sieradenelementen te creëren.
• Zwart Standaardhars. Ontwikkeld voor heel kleine onderdelen of met ingewikkelde details. Deze hars is heel nuttig om eindonderdelen of prototypes van sieraden te creëren.

Zowel Gietbare Hars als Gietwas zijn materialen gericht op microgietwerk of verloren wasgieten. Dit is het oudste gietproces dat bekend is, en het stelt in staat metaalreplica's te verkrijgen door middel van een vorm gemaakt van een prototype traditioneel gemodelleerd in was. Normaal wordt een metaalmodel gebruikt dat als matrix dient. Van deze matrix wordt een rubberen vorm gefabriceerd, die met was gevuld wordt om exacte replica's van het matrixstuk te verkrijgen.

Het is op dit punt dat het gebruik van FormLabs gietbare harsen uitsteekt, aangezien ze 3D-modellen in 3D snel en met extreme precisie kunnen printen. Hierdoor wordt de noodzaak om de matrix, de vorm en het vulproces van de vorm om replica's van het initiële deel te verkrijgen, geëlimineerd. Dit resulteert in een aanzienlijke vermindering van kosten en productietijden.

Deze replica's in was of gietbare hars worden binnen een buisvormige container geplaatst, die met gips gevuld wordt. Vervolgens wordt het in een oven geïntroduceerd, en de was of gietbare hars wordt gesmolten; wat resulteert in de vorm die met metaal wordt gevuld om de eindmetaalonderdelen te verkrijgen.

SLS EN DMLS - Selectieve lasersintering

Twee typen selectieve lasersinteringstechnologieën kunnen onderscheiden worden: plastic 3D SLS-printen en metaal DMLS 3D-printen.

SLS-printers gebruiken voornamelijk polyamidepoeder, een materiaal breed gebruikt op industriëel niveau voor zijn goede mechanische eigenschappen en duurzaamheid. Naast polyamide, kunnen ze ook printen met elastische materialen zoals TPE en TPU.

Het Poolse bedrijf Sinterit heeft de eerste desktop SLS 3D-printer ontwikkeld. Sinterit biedt momenteel twee 3D-printermodellen: Lisa en Lisa Pro, beide met dezelfde industriële 3D-printkwaliteit. Lisa is gericht op die gebruikers die beginnen met 3D SLS-printen, terwijl Lisa Pro de ideale 3D-printer is voor die meer eisende gebruikers die hogere printvolumes of een grotere variet aan materialen vereisen. Naast printers biedt Sinterit meerdere accessoires bedoeld om de pre-processing en post-processing fasen te vereenvoudigen, of Sinterit Studio, een complete en eenvoudige software.

Lynne Maclachlan is een Engelse sieradenontwerper die deze technologie gebruikt om haar ontwerpen te fabriceren. Deze ontwerper produceert haar sieraden in polyamide en verwijd ze daarna handmatig in kleuren, wat resulteert in heel opvallende eindstukken, zowel in vorm als kleur.

Afbeelding 2. Helix oorbellen door Lynne Maclachlan. Bron: Lynne Maclachlan.

Metaal SLS of DMLS 3D-printen op edele metalen is een van de belangrijkste innovaties voor de sieradensector. Dit komt door de aanzienlijke vereenvoudiging van het productieproces: 3D DMLS-printen stelt directe fabricatie van een metaalontwerp in staat. Zo worden kosten en productietijden verminderd. Vandaag de dag zijn er al 3D DMLS-printers met de capaciteit om op edele metalen te printen.

FDM - Gefuseerde Depositiemodellering

Misschien is dit de minst wijd gebruikte 3D-printtechnologie in het sieradenvak. Dit komt doordat met deze technologie niet heel complexe, ingewikkelde of verkleinde ontwerpen voldoende bevredigend uitgevoerd kunnen worden.

Echter, afhankelijk van het te fabriceren onderdeel, kan 3D FDM-printtechnologie heel nuttig zijn in het sieradenvak. Momenteel is er een grote verscheidenheid aan filamenten voor 3D FDM-printen, waaronder u verschillende materialen, kleuren en afwerkingen kunt vinden.

Als voorbeeld van het gebruik van deze technologie in sieradenmaken, willen we het werk van Comme des Machines benadrukken; een studie van duurzame en gepersonaliseerde fabricatie door 3D-printen. Comme des Machines collaboreert met sieradenontwerper Helena Rohner en recent ook met Mango, een collectie 3D-geprinte sieraden ontwerpend.

Afbeelding 3. 3D-geprinte stukken en lopende samenwerking tussen Comme des Machines en Helena Rohner. Bron: Helena Rohner.

Naast de opties die materialen zoals PLA bieden, dankzij filamenten zoals Polycast van Polymaker, kunt u eenvoudig onderdelen printen die bestemd zijn voor microgietwerk of verloren wasgieten. PolyCast-geprinte onderdelen kunnen na-verwerkt worden met de Polysher-machine; waarmee een gladde en glanzende afwerking bereikt wordt, wat de kwaliteit van de resulterende metaalstukken garandeert.

Afbeelding 4. Productieproces met onderdeel geprint met PolyCast. Bron: PolyMaker.

Zonder enige twijfel biedt 3D-printen verschillende opties en oplossingen gericht op de sieradensector. Dus CAD-CAM-ontwerp en -fabricatie met 3D-printen in de sieradensector:

• Staat de materialisatie van ontwerpen toe die onmogelijk zouden zijn uit te voeren via andere processen.
• Zorgen voor de replicateerbaarheid van het ontwerp met grote precisie en nauwkeurigheid.
• Vereenvoudigen de ontwerpwijzigingsprocessen, waardoor de ontwikkeling van varianten snel en effectief haalbaar is (ringmaten, gepersonaliseerde producten, etc.).
• Dankzij fotorealistische rendering, kunnen ontwerpen en varianten aan de klant getoond worden zonder het onderdeel te produceren. Deze optie is ook heel nuttig voor het maken van productportfolio's of catalogi.
• Op veel gevallen vereenvoudigen ze het productieproces; lassen en andere stappen van het productieproces kunnen vermeden worden.

Het is om al deze redenen dat 3D-modellering en -printen een niche voor zich hebben weten te vegen in de sieradensector, en steeds meer bedrijven implementeren deze technologieën in hun sieradenontwerp- en -productieprocessen.