3D-печать в ювелирном деле: возможности, потенциал, обзор лучших принтеров

Из ювелирной отрасли сегодня поступает стабильный спрос на 3D-печать. Данная технология в одних случаях способна полностью заменить традиционные способы производства, а в других — успешно их дополняет. Несмотря на то, что у 3D-принтеров, независимо от технологии, пока что присутствуют определенные недостатки, они не являются критическими. В этой статье будет рассмотрена специфика применения 3D-принтеров в ювелирной отрасли, пошагово разобран процесс печати ювелирной продукции и приведен список принтеров, наиболее подходящих для этой сферы.

Технология 3D-печати ювелирных изделий

На  3D-принтерах для ювелиров  распечатывают не сами ювелирные изделия, а их прототипы. Суть технологии заключается в том, что на принтере сначала распечатывают модели украшений, затем припаивают их к стволу и заливают специальным раствором или гипсом. Раствор отвердевает, форму помещают в печь и разогревают. В печи модели полностью выгорают, а на их место заливают раскаленный металл.

На сегодняшний день филаменты для 3D-принтеров стоят дороже, чем стандартный ювелирный воск. К тому же, в отличие от филамента, воск допускает повторное использование. Так что в этом аспекте работа на стандартной фрезе пока выгоднее 3D-печати. Хоть фреза в процессе эксплуатации стачивается и требует замены, для этой замены нужны лишь минимальные вложения.

По точности работы фреза и 3D-принтер практически идентичны. Точность фрезы современного ЧПУ-станка равна 0,001 мм, для принтеров этот показатель равен ориентировочно 0,035. При шаге фрезы в как минимум 0,05 мм мастер задает шаг в половину или даже в треть этого значения, за счет чего переходы получаются гладкими и эстетичными. Однако фреза имеет конструктивные ограничения, которых нет у принтера, поэтому украшения со сложными сочленениями, внутренними полостями и обилием мелких деталей удобнее распечатывать в 3D.

На этом неоднозначные аспекты технологии заканчиваются, а о ее неоспоримых преимуществах следует поговорить отдельно.

Преимущества технологии

Многие принтеры позволяют печатать несколько изделий одновременно. За счет этого на изготовление целой партии колец уходит меньше времени, чем на производство одного такого кольца традиционными методами — ведь фреза способна создать за один заход только один предмет. При традиционном производстве колье собирают из отдельных звеньев. 3D-принтер же может распечатать его целиком.

Если же печатать изделие несложного дизайна, с гладкой поверхностью и в единичном экземпляре (например, обручальное кольцо), фреза справится ориентировочно в 5 раз быстрее, чем 3D-принтер. Если же изделие подлежит последующей сложной обработке, скорость 3D-производства будет идентична традиционным методам. Очевидно, что по мере прогресса скорость печати возрастет, и 3D-производство при любых условиях будет более оперативным, чем традиционное, а значит, и более выгодным с экономической точки зрения.

 ВНИМАНИЕ.  3D позволяет реализовать практически любые дизайнерские фантазии, независимо от уровня сложности макета и наличия в нем мелких, сложных для проработки деталей.

Также на 3D-принтерах удобно изготавливать елки моделей для отливки. При традиционном производстве эти елки собираются из отдельных элементов.

Если мастер понимает, что в прототип изделия необходимо внести коррективы, он может за несколько минут поправить модель в слайсере. При традиционной технологии производства на корректировку модели уходит в лучшем случае несколько часов и для этого требуется высококвалифицированный специалист. 3D-печать исключает нерациональный расход драгоценных металлов за счет отсутствия брака. Мастеру не придется выбрасывать неудачное изделие, которое не удается доработать вручную или на станке.

 ВНИМАНИЕ.  Если клиент заказывает у дизайнера украшение, изготовленное в единственном экземпляре по авторскому эскизу, оно обойдется ему примерно на 50 % дешевле, чем аналогичная продукция масс-маркета.

3D-печать ощутимо понижает порог входа в ювелирный бизнес. Любой начинающий дизайнер может приобрести 3D-принтер и запустить свою линию украшений, не инвестируя в аренду мастерской и наем персонала. Ему придется потратить некоторое время на то, чтобы научиться обращению с принтером и распечатать некоторое количество пробных образцов, но эти расходы быстро окупятся. Труд опытных высококвалифицированных мастеров в ювелирной сфере стоит недешево, и предприятия активно за них конкурируют.

Кто и как сегодня использует аддитивные технологии в ювелирном деле?

Среди брендов, активно пользующихся возможностями 3D-печати в ювелирной отрасли, следует упомянуть в первую очередь Nervous System 3D Printed Jewelry, RADIAN, Diana Law, GUY & MAX, Lace, La Protofusione, Endswell Jewelry, Pronto3D Jewelry, Boltenstern и Cooksongold, Ross Lovegrove, American Pearl, bijouets, Isharya Jewelry, Cityscape Rings, Ola Jewelry. При желании можно привести намного больше примеров, тем более, что новые бренды появляются на рынке буквально каждый месяц. Другое дело, что не все из них остаются в индустрии надолго: 3D-печать все еще остается экзотикой для ювелиров, и многие пробуют ее просто ради любопытства.

 ВНИМАНИЕ.  Нестандартные украшения, распечатанные в 3D, свободно продаются на Etsy и прочих аналогичных торговых площадках.

В 3D печатают не просто красивые украшения, но еще и концептуальные. Так, индийская компания Aurobliss делает кулоны с портретами заказчиков. Японцы Encode Ring выпускают кольца в форме звуковых волн голоса заказчика. Бренд American Pearl специализируется на производстве украшений в виде достопримечательностей, например Эйфелевой башни. Сингапурцы Polychemy создают подвески и кольца с надписями и монограммами.

Компании Shapeways, 3DExport и Sculpteo сами не производят украшения, но продают модели для них. Вышеупомянутые Encode Ring создали клиентский онлайн-сервис, где пользователи даже без опыта работы с графическим редактором могут разработать эскиз уникального украшения и отправить его на распечатку в компанию, владеющую 3D-оборудованием. Немецкий проект Stilnest выступает посредником между дизайнерами, создающими украшения, и их потенциальной аудиторией — Stilnest собирает множество интересных проектов на одной площадке, чтобы заказчикам было проще выбирать.

На сайте Shapeways дизайнеры могут создавать собственные магазины для продажи 3D-проектов. Когда компания, купившая проект, продает созданную по нему модель, дизайнеру начисляется комиссия.

Перспективы 3D-печати в ювелирном деле

Производство уникальных украшений далеко не единственный способ применения 3D-печати. С помощью этой технологии можно создавать электронные каталоги ювелирных изделий, а также воспроизводить винтажные украшения по сохранившимся эскизам или фотографиям. К примеру, если вы потеряли кольцо, можете принести мастеру его фотографию, и вам распечатают абсолютно идентичную замену. Эта возможность имеет большое историческое значение, так как распечатать можно в том числе легендарные сокровища богачей и монархов. Артефакты, которые считались безвозвратно утраченными, могут быть восстановлены по сохранившимся изображениям или даже словесным описаниям.

В силу чрезвычайно высокой конкуренции молодым дизайнерам рациональнее всего будет занять на рынке узкую нишу и специализироваться на выпуске только одного типа изделий (как те же American Pearl или Polychemy, например). 3D-печать не открывает ювелирам или дизайнерам возможностей для легкого и быстрого обогащения, но расширяет пространство для креатива.

 ВНИМАНИЕ.  Печатать можно не только целые изделия, но и отдельные элементы к ним, например сломавшуюся застежку. Сегодня эта услуга еще не получила повсеместного распространения, но ее потенциал очевиден.

В ответ на растущий спрос существующие недостатки технологии, несомненно, будут устранены. Скорость и точность печати повысятся, расходные материалы и сами принтеры станут более доступными с финансовой точки зрения.

3D-принтер для ювелиров

Ювелиры не привязаны к конкретной технологии печати и могут работать на любых принтерах, обеспечивающих достаточное качество обработки деталей. Однако в ответ на растущий спрос производители начали выпускать устройства, изначально ориентированные на ювелиров. Ознакомиться с характеристиками этих устройств в деталях можно будет чуть ниже, а пока немного общей информации о подготовке к печати и постобработке образцов.

Создание модели

Дизайнеры украшений обычно работают в программах 3D-Brush или 3dx Max. Модель можно создать за кратчайшее время, а затем редактировать неограниченное число раз. Специалисты, которые выполняют моделирование, обязаны быть в курсе всех ювелирных технологий — в том числе закрепки вставок, подбора оптимальной огранки камней, толщины металлических компонентов и так далее. Одних только дизайнерских навыков для моделирования недостаточно.

 ВНИМАНИЕ.  Уже на фазе 3D-моделирования можно определить точную массу будущего изделия.

Материалы для 3D-печати

Филаменты, которые позиционируются как "золотые" или "серебряные", на самом деле таковыми не являются. Они лишь окрашены в соответствующие оттенки, но частички драгоценных металлов в них не содержатся. Печатать золотом напрямую, без предварительной отливки моделей, сегодня пока нельзя. Это было бы слишком дорого, ведь в процессе настройки принтера и печати пробных образцов пришлось бы потратить немало дорогостоящего материала.

Постобработка

Обрабатывают распечатанные модели по такому алгоритму:

  • отделяют от поддержек;
  • промывают;
  • подвергают закрепляющей экспозиции в ультрафиолете;
  • полируют;
  • вставляют драгоценные камни.

Некоторым изделиям полировка не требуется.

Критерии при выборе ювелирного 3D-принтера

Первостепенными критериями при выборе 3D-принтера для ювелирного производства являются:

  • точность печати;
  • возможность печатать несколько объектов одновременно.

Желательно, чтобы аппарат был совместим с большим количеством филаментов. С финансовой точки зрения, на скорейшую окупаемость позволит выйти FDM-технология.

Модельный ряд 3D-принтеров для ювелиров

Ювелиры пользуются теми же принтерами, что и стоматологи. Им нужны профессиональные устройства, обеспечивающие максимальную точность печати. Вот модели, которые оптимально удовлетворяют потребностям ювелирной сферы.

Wanhao GR1

 Wanhao GR1  работает по LCD-технологии, печатает на фотополимерах и обеспечивает скорость печати до 30 мм/ч при толщине слоя от 35 мкм. Габариты его рабочего пространства составляют 140 мм × 78 мм × 200 мм. Точность печати по осям X/Y достигает 55 микрон, по оси Z — 35 микрон. Жесткая конструкция оси Z гарантирует максимальную стабильность устройства в процессе работы.

внешний вид Wanhao GR1

Разрешение печати не превышает стандартных для Wanhao показателей 2560 × 1440. Однако благодаря технологии Uniformtrix световые потоки распределяются более равномерно, а засветка фотополимера УФ-лучами получается более однородной. Тем самым точность печати возрастает по всей поверхности изделия, и риск дефектов минимизируется.

За ходом печати можно следить через прозрачное окошко на борту ванночки. Контролировать работу принтера позволяет большой сенсорный дисплей, на который выводятся графические отображения моделей. За расходом полимера можно следить с помощью удобной мерной шкалы.

 ВНИМАНИЕ.  Специально для этой модели производитель разработал новый улучшенный слайсер Wanhao GR1 Workshop. В дополнение к базовому функционалу, он допускает размещение поддержек в ручном режиме, а также предусматривает конвертацию моделей в пустотелые объекты.

Принтеры Wanhao выдают украшения вот такого качества:

примеры 3d-печати ювелирных изделий

распечатанное на 3d-принтере кольцо

примеры печати

напечатанные изделия для ювелиров

Formlabs Form 3

Этот аппарат работает по LFS-технологии и обеспечивает разрешение печати 25 мкм по оси XY. Рабочие габариты устройства составляют 145 мм × 145 мм × 185 мм, мощность лазера равна 250 мВт, толщина слоя колеблется от 24 до 300 мкм.

Для  Formlabs Form 3  был специально разработан блок обработки света, чья компактная система зеркал и линз гарантирует максимальную точность печати. Луч лазера проходит через пространственный фильтр, за счет чего обеспечивается предельное чистое лазерное пятно. Отражаясь от параболического зеркала, лазер движется строго перпендикулярно поверхности платформы, и благодаря этому печать получается однородной.

Устройство оснащено оптическими датчиками, способными корректировать мощность и масштаб печати, а также выявлять наличие пыли. Пользователь может самостоятельно менять ролики принтера, оптическое окно и блок обработки света, что сокращает производственные издержки и позволяет вести печать непрерывно.

 ВНИМАНИЕ.  По заявлению производителя, Formlabs Form 3 обеспечивает промышленное качество печати в условиях малого бизнеса.

Украшения, распечатанные на этом принтере, выглядят примерно так:

примеры 3d-печати

примеры 3d-печати

примеры колец

примеры 3d-печати

Moonray S

Эта модель работает по DLP-технологии, габариты ее рабочего пространства составляют 130 мм × 80 мм × 200 мм, толщина слоя начинается от 20 мкм. Скорость печати достигает 25,4 мм/ч с точностью 100 мкм по осям X и Y.  Moonray S  поддерживает беспроводную печать и не нуждается в постоянном контроле со стороны пользователя.

Принтер оснащен уникальным резервуаром для полимеров, который способен работать непрерывно без замены полимера до 25 раз дольше, чем резервуары прочих принтеров. Ультрафиолетовый проектор RayOne отвечает за максимально равномерное рассеивание света через платформу сборки, это существенно уменьшает риск искажений.

 ВНИМАНИЕ.  Слайсер Rayware автоматически подбирает оптимальное размещение для подпорок, сглаживает и выравнивает поверхности объектов.

Вот какие украшения получаются на этом устройстве:

примеры ювелирных колец

пример изделий

изделия для ювелиров

Phrozen Shuffle 4K

Эта модель функционирует по LCD-технологии, габариты ее рабочего пространства составляют 68 мм × 120 мм × 170 мм, скорость печати достигает 30 мм/час. Толщина слоя начинается от 10 мкм, разрешение по осям X и Y равно 31 мкм, по оси Z — 10 мкм.

Этот принтер представляет собой упрощенную и облегченную версию профессионального устройства PhrozenMake, которую оснастили более наглядной системой управления. В оптическом приводе ParaLEDT.M задействованы светодиодные матрицы, а угол излучения светодиода уменьшен, за счет чего качество и скорость печати возрастают. Выдающуюся устойчивость оси Z обеспечивают алюминиевый шариковый винт и шарикоподшипник.

Устройством можно управлять через сенсорную панель, не подключая его к компьютеру. На  Phrozen Shuffle 4K  можно создавать вот такую продукцию:

изделия

заготовки для ювелиров

процесс 3d-печати

3D-принтер для ювелирного производства

Вышеописанные модели допускают возможности использования в ювелирной отрасли, но это не является основной сферой их применения. Ниже приведены принтеры, которые разрабатывались специально под потребности ювелиров, с учетом специфики производства украшений.

DigitalWax (DWS) 030J

Этот принтер работает по  SLA-технологии , габариты его рабочего пространства составляют  300 мм × 300 мм × 300 мм , толщина слоя колеблется в диапазоне от 0,01 мм до 0,10 мм. Принтер оснащен 4 твердотельными лазерами BluEdge, а головка лазера разрабатывалась с таким расчетом, чтобы обеспечить устройству максимальную долговечность и производительность.

Устройство изначально позиционировалось как аппарат для быстрого прототипирования ювелирных украшений. За 24 часа оно способно произвести до 1000 единиц продукции. К принтеру прилагается программа Fictor для управления печатью и Nauta для построения поддержек.

Вот как выглядит продукция, созданная на этом принтере:

изделия произведенные на 3d-принтере для производств

ювелирные изделия

кольца

кольца

B9 Core 530

Этот принтер работает по  DLP-технологии , размеры его рабочей камеры составляют 57,6 мм × 32,4 мм × 127 мм. Точность позиционирования по оси XY достигает 30 мкм, по оси Z — 10 мкм. Скорость печати колеблется в диапазоне от 40 мм/ч до 120 мм/ч.

Устройство оснащено функцией автокалибровки, а его сетевая архитектура легко допускает масштабирование. Для работы принтер следует подключить к компьютеру, управлять процессом печати можно через сенсорный дисплей. К устройству прилагается собственный слайсер B9Creator. Производитель особенно акцентирует доступную стоимость этого устройства по сравнению с прочими аналогами и точнейшую обработку деталей.

 ВНИМАНИЕ.  Благодаря своему стильному дизайну B9 Core 530 удачно впишется в любой интерьер.

На этом устройстве можно создавать вот такую продукцию:

примеры печати

изделия

изделие

3D Systems Projet MJP 2500

Это устройство функционирует по MJP-технологии, габариты его печатного пространства составляют 295 мм × 211 мм × 142 мм, точность построения равна ±0,1016 мм. Несмотря на компактные габариты, эта модель обеспечивает профессиональное качество печати. К принтеру прилагается собственный слайсер 3DSPRINT™ Software.

 Projet MJP 2500  конструировали с таким расчетом, чтобы его можно было разместить в обычном офисе. Его дизайн легко впишется в интерьер любого стиля. Готовые изделия требуют лишь минимальной постобработки, которую можно спокойно проводить в офисной обстановке.

Этот принтер позволяет распечатать вот такие украшения:

процесс 3d-печати

изделия

фото

3D-печать находит в ювелирной отрасли все более широкое применение. Она позволяет ускорить и удешевить процесс производства и обеспечивает беспрецедентную точность обработки мелких деталей. Закупать 3D-принтер на предприятие для производства ювелирных изделий следует в том случае, если планируется увеличение объема работ и прибыльности, расширение ассортимента изделий и его техническое усложнение. Главное достоинство принтеров заключается в их способности быстро прототипировать изделия и создавать партии заготовок, что высоко ценится в масштабах серийного производства.

  • 18 мая 2020
  • 21

Комментарии

  • Ещё никто не оставил отзывов к записи.

Написать комментарий

Оцените статью

Подпишитесь
на полезные статьи

Рекомендуемые товары

3D принтер Formlabs Form 3
В наличии
340 000 руб.
3D принтер Moonray S
В наличии
450 484 руб.
Phrozen Shuffle 4K
Предзаказ
133 681 руб.
3D принтер 3D Systems Projet MJP 2500
Предзаказ
Цена по запросу

Читайте также