3d печать Инвент

3d печать, быстрое прототипирование, макетирование, изделия из пластмассы.

3D печать, как движитель современного ювелирного искусства: технология прямого литья

Введение

За последние десятилетия кардинально изменились подходы и технологии в ювелирном производстве. Это затронуло, как крупные ювелирные заводы и фабрики, так и небольшие мастерские. С одной стороны, население стало более обеспеченным и готово тратить больше денег на покупку ювелирных украшений, считая это, в том числе, выгодным вложением средств. Стали более востребованными изделия из золота и серебра, производимые на заказ по авторским проектам. При этом существенно повысилась и требовательность покупателей к качеству, изысканности и новизне колец, браслетов, сережек, цепочек и других украшений.

3d модели золотых колец, напечатанные на принтере
Фото - Примеры прототипов ювелирных  украшений, полученных с помощью специализированных 3D принтеров EnvisionTEC.

С другой стороны, на ювелирный рынок России и других стран СНГ, хлынула недорогая массовая продукция из Китая, других стран Азии, Африки и Ближнего Востока. Сегодня, чтобы найти путь к сердцу требовательного российского покупателя нужно очень сильно постараться. Играть на демпинге бессмысленно, поскольку сложно конкурировать с украшениями из Поднебесной и других перечисленных выше стран.

Так что же делать? Необходимо предлагать оригинальные, качественные, выпускаемые малыми партиями украшения. Только в этом случае покупатель готов купить эксклюзивную вещь по более дорогой цене. С другой стороны, стоимость ручного труда ювелира также существенно возросла. Кроме того, ручной труд по созданию прототипов украшений приводит к существенному замедлению темпов ввода в производство и продаже новых коллекций, а рынок этого иногда не прощает.


Фото - Пример прототипа из пластика (вверху слева), напечатанного на 3D принтере и готового украшения, отлитого с помощью данного прототипа.

Чтобы сократить период создания прототипа с нескольких недель до нескольких часов были изобретены 3D принтеры, которые, в числе многих других задач, напористо вошли и в ювелирное дело. Тем не менее, очень многие коллеги, от  мастеров-самоучек, до руководителей крупных ювелирных производств, еще не до конца осознают преимущества, которые предоставляет для них трехмерная печать.

Ведь согласимся, что к 3D принтерам мы относимся, как к чему-то потустороннему. Да, они существуют. Да, они позволяют делать «прикольные» вещи, но чем они могут помочь именно мне, золотых дел мастеру? Вот для того, чтобы закрыть этот пробел в наших знаниях, мы решили написать данную статью, которая в деталях описывает апробированную технологию производства золотых украшений. 


Фото - Сколько ручного труда потребовалось бы для создания вот такого сложного макета? С помощью специализированных программ и 3D принтера EnvisionTEC Вы это можете получить в течение считанных часов.

Самое интересное, что 80% данной технологии Вам уже известна, Вы ее уже применяете, возможно, уже и не один десяток лет (непосредственное литье украшений из драгоценных металлов, дальнейшая обработка и т.д.).  Изюминкой описываемого процесса станет компьютерное моделирование будущего украшения и создание его прототипа с помощью специализированного 3D принтера.


Фото - Еще один пример исходного прототипа, полученного с помощью 3Д-печати и финального ювелирного изделия.

Технология прямого литья (Direct casting) золотых изделий с использованием 3D печати.

Ну что ж, лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать.

На первом шаге, с помощью специализированных программ создается компьютерная модель будущего украшения. Конечно же, компьютеры сделали революцию не только в ювелирном деле. Уже не нужно быть «художником от бога» чтобы создать какой-нибудь шедевр. Современная техника и технологии легко помогут Вам в этом.

В результате работы программы и человека мы получаем трехмерную компьютерную модель, в данном случае золотого кольца, см. фото. В данном случае, готовое изделие будет две составляющих из драгоценного металла, непосредственно кольца, которое мы видим, и декоративного элемента (например, держателя камня  - он появится на фото чуть ниже).

Нам нужно «вырастить» прототип кольца, как это должно произойти показано на следующем рисунке.

Подробнее о процессе выращивания изделий в 3D принтерах данного типа, рассказано в основной статье, посвященной принтерам производства компании EnvisionTEC, подробнее … Там же мы рассмотрим виды материалов, применяемых для создания таких прототипов.

Сейчас же полагаем, что в процессе работы 3D принтера EnvisionTEC Micro, специализированного для ювелирной тематики, мы получили выращенные из пластика прототипы наших украшений. На следующем фото показана съемная платформа принтера, на которой и вырастают получаемые изделия.

Следующим шагом является отсоединение скребком получившегося изделия от металлической основы.

Далее прототип следует вымыть в специальном растворе (см. фото ниже) и подвергнуть ультрафиолетовому облучению, которое завершает полимеризацию материала и придает ему необходимое сочетание  твердости и эластичности. 

Полученное изделие, как правило, включает в себя несколько однотипных, либо разнотипных  прототипов будущих украшений. Для их разъединения используются обыкновенные ножницы.

Удаляя все лишнее, включая вспомогательные поддерживающие фрагменты внутри кольца, мы готовим будущие элементы для отливки. На следующем и последующих фото хорошо видно, что металлическая часть нашего кольца состоит из двух элементов – непосредственно кольца и украшающей его вставки, например для фиксации драгоценного камня, либо имеющей самостоятельное значение.

В дальнейшем, к каждой из двух частей кольца с помощью паяльника привариваются «ножки» из пластика красного цвета.

На следующем фото показаны подготовленные элементы, а также будущий ствол нашего «золотого дерева», уже установленный в основание тубы синего цвета.

В дальнейшем каждая «ветвь» приваривается паяльником к центральному основанию.

Что представляет собой получившееся пока еще пластмассовое дерево показано на следующем рисунке. Акцентируем Ваше внимание на следующем моменте. В соответствии с описываемой технологией, для создания вот такой вот заготовки будущего «дерева» были использованы прототипы полученные с помощью 3D печати.

Такой подход оптимален для небольших партий, как правило, золотых украшений. Особенно это актуально для производства золотых колец. Ведь при производстве колец Вы должны учитывать всю шкалу размеров колец! Мы уже не говорим о соответствии шкал размеров, действующих в различных странах.  Таким образом, вполне логично, что количество напечатанных на принтере прототипов будет соответствовать количеству произведенных в будущем колец.

Если же Вы планируете выпустить достаточно большую партию украшений, особенно если они имеют единый размер или не столь разноплановую шкалу размеров, например, из серебра с позолотой, либо из недрагоценных металлов, то здесь выгоднее применить чуть измененную методику, описанную в следующей нашей статье, подробнее … 

На следующем шаге на синее основание тубы надевается цилиндрическая полая оболочка. Получившаяся конструкция помещается в специальный сосуд и закрепляется в нем.

В описываемую конструкцию заливается густая белая смесь, которая после застывания станет формой для заливки расплавленного золота. По завершению процесса застывания синее основание снимается.

На следующем фото более крупно показано основание нашего «дерева», к которому ранее были приварены прототипы деталей кольца. Но как же теперь удалить пластик из новоиспеченной формы? Правильно, ее нужно нагреть выше температуры сгорания пластика. Если воск традиционно выплавляется из формы, то пластиковые мастер-модели, как правило, выжигаются. Кстати, применяемый пластик имеет нулевую зольность, что очень важно для точности процесса.

Для этого наша форма помещается в высокотемпературную печь.


Фото – Форма помещается в печь. Во врезке справа можно увидеть процесс выжигания пластика из формы.

И через некоторое время, после того, как форма прошла температурную обработку, мы видим, что в отверстии, где раньше было видно красное основание нашего «дерева», сейчас пустота. Т.е. пластик полностью выгорел, ведь, как мы уже упомянули выше, он имеет нулевую зольность сгорания. Отметим, что к данному моменту производственного цикла,  результаты предыдущей трехмерной печати перестали существовать, соответственно для того, чтобы сделать еще один комплект золотых изделий, Вам необходимо распечатать еще несколько объемных прототипов. Но учитывая невысокую стоимость печати на 3D принтере и упомянутую выше необходимость учета всей шкалы размеров колец – это не столь затратно.

Ну что ж, в дело вступает драгоценный металл. На следующем фото показано, что можно использовать тонкие пластинки, либо мелкие гранулы золота. Разумеется, на его месте может быть и серебро, и другие металлы.

Для дальнейшей отливки украшений будет использована миниатюрная печь (на фото ниже), которая легко переплавит исходный материал в желаемые украшения.

В печь горизонтально укладывается полученная ранее форма для заливки, а рядом вертикально туба с исходными кусочками золота.

Сначала золото расплавляется …

… а потом с помощью специального механизма, встроенного в печь, заливается в форму.

На выходе мы получаем форму, содержащую изделие из использованного в процессе металла (обратите внимание на горловину формы, до начала процесса она было пустая, а сейчас в нем виден металл).

Чтобы Вам было понятнее, покажем все три стадии жизненного цикла нашей формы для отливки ювелирных изделий. Сначала внутри формы был пластиковый прототип (см. левую часть рисунка ниже). На втором этапе (средняя часть рисунка) он был выжжен и тем самым удален из формы. Наконец на третьем этапе в форму было залито расплавленное золото.


Фото - Три этапа жизненного цикла формы для отливки украшений.

Мастер достает еще раскаленную форму и опускает в емкость с водой для охлаждения. 

От резкого контраста температур форма разрушается и перед нами предстает наше «дерево», но уже в золотом обличье.

После удаления остатков формы мы получаем нашу красивую заготовку, теперь уже не из пластика, а из настоящего золота. Остается «удалить все лишнее», отправить «ствол» и поддерживающие «ветви» вновь на переплавку, а заготовки колец – на дальнейшую обработку.

Завершающая шлифовка и сборка колец производится на специализированном ювелирном оборудовании.

А в результате мы получаем наши ювелирные украшения, в данном случае – это кольца, выполненные достаточно легко и оперативно, благодаря, в первую очередь,  применению специализированного 3D принтера EnvisionTEC Micro.

Теперь Вы знаете, как можно быстро воплотить Вашу мечту об обновлении ассортимента производимых Вами ювелирных украшений. Конечно, крупные ювелирные заводы могут себе позволить выделить несколько миллионов рублей на покупку аналогичного высокотехнологичного оборудования EnvisionTEC, обучить и содержать персонал, который бы освоил эту сложную технику, потратиться на приобретение специальных материалов и т.д.

Ну а что делать небольшим ювелирным мастерским или просто крупным фабрикам, ценящим свои деньги и не желающим тратить их на не столь специфичные для них производственные активы? Все очень просто – обратиться в компанию «Инвент-Про», которая обладает всем спектром необходимого оборудования для 3D печати, включая и специализированный принтер производства EnvisionTEC для обеспечения ювелирного производства. Разумеется персонал  компании обладает всеми необходимыми знаниями и достаточным опытом, чтобы реализовать Вашу задумку.

Если у вас еще остались вопросы по нюансам производственного процесса, то вы всегда можете задать их нашим специалистам.

Мы работаем с Заказчиками со всей России, поэтому Вы можете быть точно уверены, что мы сможем помочь Вам решить практически любую стоящую перед вами задачу.


Если Вы нацелены на массовое производство драгоценных украшений или бижутерии, то Вам будет интересно познакомиться с описанием расширенного производственного процесса, включающего промежуточную отливку  вспомогательных изделий из пластмассы. Это позволяет несколько снизить себестоимость и существенно увеличить производительность процесса изготовления украшений.