3D-Druck in Schmuck

Die Schmuckherstellung war schon immer ein traditioneller Prozess, der durch verschiedene technologische Fortschritte unterstützt wurde. Bis heute hat kein technologischer Fortschritt die Schmuckindustrie so stark beeinflusst wie der 3D-Druck oder die additive Fertigung .

Mit der Ankunft von zeitgenössischem Schmuck , Experimentieren und Innovation stehen im Mittelpunkt, und die Auswahl an Materialien, die bei der Herstellung von Schmuck verwendet werden, nimmt erheblich zu; nicht nur Edelmetalle und Edelsteine ​​gelten. Materialien wie Kunststoffe oder Stoffe beginnen, verwendet zu werden, sich in
Metallteile zu integrieren oder als Hauptmaterialien verwendet zu werden.

SCHMUCKMODELLIERUNG:CAD-CAM-PROGRAMME

Der 3D-Druck in der Welt des Schmucks ermöglicht es, viele der Einschränkungen zu überwinden, die traditionellen Design- und Herstellungsprozessen innewohnen.

Um ein Schmuckstück mittels 3D-Druck herzustellen, muss es zuvor mit CAD-CAM-Programmen modelliert werden . Jedes 3D-Designprogramm kann verwendet werden, obwohl es derzeit spezielle Programme für Schmuck gibt, wie z. B. RhinoJewel, RhinoGold oder MatrixGold. Diese Programme verfügen über bestimmte Optionen, die den Schmuckdesignprozess erheblich beschleunigen:vorgefertigte Edelsteine ​​und Verschlusssysteme, Fassungen und Schienen mit einstellbaren Parametern usw.

Ein Beispiel für Schmuckdesign und -herstellung mit 3D-Drucktechnologien ist das Nervensystem . Dieses 2007 gegründete Unternehmen ist ein Studio für generatives Schmuckdesign die an der Schnittstelle von Wissenschaft, Kunst und Technologie arbeitet. Auf seiner Website kann der Benutzer seinen eigenen Schmuck basierend auf der Modifikation verschiedener Parameter entwerfen und diesen in 3D auf Nylon oder Metall gedruckt kaufen.

Bild 1. Oberfläche der Entwicklungsplattform für das Nervensystem. Quelle:Nervensystem.

3D-DRUCKTECHNOLOGIEN FÜR SCHMUCK

Nach der 3D-Modellierung des Schmuckstücks muss es in 3D gedruckt werden. Die am häufigsten verwendeten 3D-Drucktechnologien im Bereich Schmuck sind die folgenden:

SLA – Stereolithografie

Die aus dem 3D-Harzdruck resultierenden Teile haben eine hohe Oberflächenqualität . Mit dieser Technologie können Sie Designs drucken, die mit keiner manuellen Methode, wie z. B. Wachsguss für die Mikrofusion, möglich wären.

Die Einführung von Desktop-3D-Druckern wie FormLabs war aufgrund der Benutzerfreundlichkeit und der außergewöhnlichen Oberflächen, die sie bieten, eine echte Revolution in der Schmuckbranche.

FormLabs hat verschiedene Materialien entwickelt, die auf den 3D-Schmuckdruck ausgerichtet sind. Zusammen mit einem erschwinglichen Preis hat dies dazu geführt, dass sich viele Schulen, Werkstätten und Schmuckfabriken leisten können, mit diesen Maschinen zu arbeiten.

Derzeit gibt es viele Arten von Harzen für den 3D-Druck mit SLA-Technologie. Der Harzkatalog von FormLabs sollte Folgendes enthalten:

• Gießbares Harz. Entwickelt mit den perfekten Eigenschaften für das Wachsausschmelzverfahren oder Gießen.
• Gießbares Wachs. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Castable Resin hat FormLabs dieses Material für die anspruchsvollsten Benutzer entwickelt. Dieses Harz enthält 20 % Wachs, das ein rückstandsfreies Gießen gewährleistet, perfekt um optimale Ergebnisse zu erzielen und hochdetaillierte Schmuckelemente zu erstellen.
• Schwarzes Standardharz. Entwickelt für sehr kleine Teile oder mit komplizierten Details. Dieses Harz ist sehr nützlich, um endgültige Schmuckstücke oder Prototypen herzustellen.

Sowohl gießbares Harz als auch gießbares Wachs sind Materialien, die auf Mikrofusion oder Wachsausschmelzverfahren ausgerichtet sind . Dies ist das älteste bekannte Gießverfahren und ermöglicht die Herstellung von Metallnachbildungen mittels einer Form, die von einem traditionell in Wachs modellierten Prototyp hergestellt wird. Normalerweise wird ein Metallmodell verwendet, das als Matrize dient. Aus dieser Matrize wird eine Gummiform hergestellt, die mit Wachs gefüllt wird, um exakte Nachbildungen des Matrizestücks zu erhalten.

An diesem Punkt setzt die Verwendung von FormLabs gießbaren Harzen an zeichnet sich dadurch aus, dass 3D-Modelle schnell und mit höchster Präzision in 3D gedruckt werden können. Somit entfällt die Notwendigkeit, die Matrize, die Form und den Formfüllprozess zu erstellen, um Nachbildungen des ursprünglichen Teils zu erhalten. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der Kosten und Produktionszeiten .

Diese Repliken aus Wachs oder gießbarem Harz werden in einen röhrenförmigen Behälter gelegt, der mit Gips gefüllt ist. Als nächstes wird es in einen Ofen eingeführt und das Wachs oder gießbare Harz wird geschmolzen; was dazu führt, dass die Form mit Metall gefüllt wird, um die endgültigen Metallteile zu erhalten.

SLS Y DMLS - Selektives Lasersintern

Es konnten zwei Arten von selektiven Lasersintertechnologien unterschieden werden:3D-SLS-Druck von Kunststoffen und DMLS-3D-Druck von Metallen.

SLS-Drucker verwenden hauptsächlich Polyamidpulver, ein Material, das aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und Haltbarkeit auf industrieller Ebene weit verbreitet ist. Neben Polyamid können sie auch mit elastischen Materialien wie TPE und TPU drucken.

Das polnische Unternehmen Sinterit hat den ersten Desktop-SLS-3D-Drucker entwickelt. Sinterit bietet derzeit zwei 3D-Druckermodelle an: Lisa und Lisa Pro, beide mit der gleichen industriellen 3D-Druckqualität. Lisa konzentriert sich auf Benutzer, die mit dem 3D-SLS-Druck beginnen, während Lisa Pro der ideale 3D-Drucker für anspruchsvollere Benutzer ist, die ein höheres Druckvolumen oder eine größere Materialvielfalt benötigen. Neben Druckern bietet Sinterit zahlreiches Zubehör zur Vereinfachung der Vor- und Nachbearbeitung oder Sinterit Studio, eine vollständige und einfache Software.

Lynne Maclachlan ist eine englische Schmuckdesignerin, die diese Technologie zur Herstellung ihrer Entwürfe verwendet. Diese Designerin stellt ihren Schmuck aus Polyamid her und färbt sie anschließend manuell in Farben, wodurch sehr auffällige Endstücke erhalten werden, sowohl in Form als auch in Farbe.

Bild 2. Helix-Ohrringe von Lynne Maclachlan. Quelle:Lynne Maclachlan.

Metal SLS oder DMLS 3D-Druck auf Edelmetallen ist eine der wichtigsten Innovationen für die Schmuckbranche. Dies liegt an der erheblichen Vereinfachung des Herstellungsprozesses:Der 3D-DMLS-Druck ermöglicht die direkte Herstellung eines Metalldesigns. Somit werden Kosten und Fertigungszeiten reduziert. Heute gibt es bereits 3D-DMLS-Drucker mit der Fähigkeit, Edelmetalle zu bedrucken.

FDM - Fused Deposition Modeling

Vielleicht ist dies die am wenigsten verbreitete 3D-Drucktechnologie im Schmuckbereich. Dies liegt daran, dass Sie mit dieser Technologie sehr komplexe, komplizierte oder verkleinerte Designs nicht zufriedenstellend ausführen können.

Je nach herzustellendem Teil kann die 3D-FDM-Drucktechnologie jedoch im Schmuckbereich sehr nützlich sein.
Derzeit gibt es eine Vielzahl von Filamenten für den 3D-FDM-Druck, unter denen Sie verschiedene Materialien und Farben finden können und endet.

Als Beispiel für den Einsatz dieser Technologie in der Schmuckherstellung möchten wir die Arbeit von Comme des Machines hervorheben; eine Studie über nachhaltige und personalisierte Fertigung durch 3D-Druck. Comme des Machines arbeitet mit der Schmuckdesignerin Helena Rohner zusammen und hat kürzlich auch mit Mango zusammengearbeitet, um eine Kollektion von 3D-gedrucktem Schmuck zu entwerfen.

Bild 3. 3D-gedruckte Teile und bevorstehende Zusammenarbeit zwischen Comme des Machines und Helena Rohner. Quelle:Helena Rohner.

Zusätzlich zu den Optionen, die Materialien wie PLA bieten, können Sie dank Filamenten wie Polycast von Polymaker problemlos Teile drucken, die für Mikrofusion oder Wachsausschmelzverfahren vorgesehen sind. PolyCast-Druckteile können mit der Polysher-Maschine nachbearbeitet werden; mit dem eine glatte und glänzende Oberfläche erzielt wird, die die Qualität der resultierenden Metallteile garantiert.

Bild 4. Herstellungsprozess mit einem mit PolyCast gedruckten Teil. Quelle:PolyMaker.

Ohne Zweifel bietet der 3D-Druck verschiedene Optionen und Lösungen, die auf die Schmuckbranche ausgerichtet sind. So CAD-CAM Design und Fertigung mittels 3D-Druck im Schmuckbereich:

• Sie ermöglichen die Materialisierung von Designs, die mit anderen Prozessen nicht realisierbar wären.
• Sie stellen die Reproduzierbarkeit des Designs mit großer Präzision und Genauigkeit sicher.
• Sie vereinfachen die Designänderungsprozesse und machen die Entwicklung von Varianten schnell und effektiv möglich (Ringgrößen, personalisierte Produkte usw.).
• Dank fotorealistischem Rendering können dem Kunden Designs und Varianten gezeigt werden, ohne dass das Teil produziert werden muss. Diese Option ist auch sehr nützlich, um Produktportfolios oder Kataloge zu erstellen.
• Bei vielen Gelegenheiten vereinfachen sie den Herstellungsprozess; Schweißen und andere Schritte des Herstellungsprozesses können vermieden werden.

Aus all diesen Gründen haben sich 3D-Modellierung und -Druck in der Schmuckbranche eine Nische erobert, und immer mehr Unternehmen setzen diese Technologien in ihren Schmuckdesign- und Herstellungsprozessen ein.