В настоящее время появляется много новых технологий, которые призваны упростить производство в различных отраслях. Прогресс не стоит на месте и, несмотря на некоторых противников, 3D печать занимает свою нишу в производстве ювелирных украшений.
3D печать способна ускорить и удешевить процесс производства украшений благодаря небольшой себестоимости расходников. С 3D принтерами у ювелиров появилась возможность быстро изменять дизайн изделия и хоть несколько раз в день изготавливать прототипы. Для многих ювелирных производств 3D печать становится хорошей альтернативой или дополнением к фрезеровочным станкам и другому оборудованию.
До сих пор некоторые считают, что ручная работа - это признак мастерства, особенно когда речь идет о творческой работе, а модели,изготовленные при помощи 3D моделирования и печати - это дилетантство. Но многие забывают, что за компьютером то же человек, который не просто механически нажимает на кнопочки, а тоже вкладывает душу в свое творение.
Преимущества 3D печати
Для того чтобы понять насколько оправданно применение 3D принтера, нужно знать как происходит изготовления ювелирного украшения. Это очень кропотливая работа. Не зря появилось выражение "ювелирная работа", обозначающее очень тонкую и сложную работу.
Любое украшение начинается с эскиза. Обычно делается несколько набросков, чтобы точно определится с дизайном и расположением вставок. В качестве декора используются не только камни, это могут быть элементы из дерева, кости, драгоценных металлов, все зависит от фантазии дизайнера.
На следующем этапе изделие отрисовывают в 3D редакторе. Это позволяет не только визуализировать будущее изделие, но и исправить некоторые ошибки и неточности, допущенные на этапе дизайна.
Модель кольца
Некоторые мастера до сих пор вырезают "восковки" вручную. Такая работа требует определенных навыков и усидчивости. Обычно так изготавливают изделия, которые будут отлиты в единственном экземпляре.
У готовой 3D модели может быть несколько путей для воплощения в физическом варианте - это фрезеровка или 3D печать.
Фрезеровка восковки
В настоящее время 3D печать мало чем уступает в точности фрезеровочному станку и часто имеет существенное преимущество в скорости, несмотря на то, что после печати нужно еще отделить поддержки и зачистить места соприкосновения с моделью. После получения физической модели ее можно сразу отливать, если в качестве материала использовался воск или выжигаемый полимер.
Если необходимо отлить большую партию изделий, то с изготовленной мастер модели при помощи специальной резины изготавливают форму для последующего литья воска. Существует множество видов резины, которые различаются по жесткости и температуре вулканизации. Резина подбирается в зависимости от материала, из которого изготовлена мастер модель.
Для заливки форм обычно используют специальный станок - инжектор. В некоторых моделях можно не только разогреть воск, но и отвакуумировать его или оставить под давлением. Это способствует уменьшению количества и размера воздушных пузырей для более качественной проливки резиновой формы.
В домашних мастерских вместо специальной резины используют силикон. Ведь для вулканизации резины необходим специальный станок. Но формы из резины получаются слишком мягкими и недолговечными для изготовления большой партии восковок.
После изготовления необходимого количества восковок их собирают в "ëлочки". " Ëлками" называют восковки, припаянные к восковому стержню. Для экономии пространства расстояние между ними очень маленькое и они напоминают пушистые ëлочки, отсюда и пошло такое название. Готовую “ёлочку” взвешивают, чтобы рассчитать необходимое количество металла. В некоторых местах на восковки сразу вставляют камни, если не предусмотрен другой вариант крепления.
Eлочки из восковок
Готовые "ëлочки" помещают в специальную цилиндрическую “кассету” без дна, которая называется опока и заливают формомассой на основе гипса. Опоку с незастывшим гипсом обязательно вакуумируют, чтобы избавиться от ненужных воздушных пузырей, которые могут привести к дефектам на поверхности готовой отливки.
После застывания гипсовая опока отправляется в муфельную печь для выплавления воска.
Режим прокалки подбирается в зависимости от материала "восковок". Для воска или выжигаемого полимера нужны разные режимы, для того чтобы материал был полностью удален из гипсовой!!!!!!
Когда весь воск выплавлен, внутри гипса образуются полости, повторяющие контуры восковок. В эти пустоты заливается металл. После литья опока охлаждается и гипсовая формомасса вымывается под напором воды. В итоге получается металлическая ёлочка.
Eлочка после отливки
Готовые отливки срезаются с елочки и моются, полируются, при необходимости чернятся мастером до достижения нужного внешнего вида.
3D принтеры для ювелиров
Существует несколько технологий 3D печати, которые могут подойти для нужд ювелиров. У каждой есть свои плюсы и минусы. Некоторые 3D принтеры идеально впишутся в формат крупной мастерской, а некоторые идеально подойдут для небольшой мастерской.
SLA
SLA или стереолитография основана на принципе послойного затвердевания фотополимерной смолы под действием УФ луча. УФ луч фокусируется при помощи зеркал на поверхности смолы и послойно засвечивает модель.
Принцип работы SLA принтера
SLA 3D принтеры стали первыми, на которые обратили внимание ювелирные мастера. SLA аппараты компактные, при этом обладают большой точностью печати.
Плюсы и минусы
Плюсы
-
Точная печать. Точность зависит от величины пятна лазера.
-
Идеальная поверхность готовой модели.
Минусы
-
Долгая печать по сравнению с другими технологиями. Поскольку луч поэтапно засвечивает модель, то требуется больше времени на печать модели.
-
Дорогое оборудование и расходники.
-
Поддержки печатаются из того же материала что и модель, поэтому после удаления нужно обрабатывать места соприкосновения с моделью.
Примеры печати
От прототипа до готового изделия
Отлитое и напечатанное кольцо
Рейтинг принтеров.
Лидерство среди производства SLA 3D принтеров удерживает фирма Formlabs.
Formlabs Form 3
Formlabs Form 3
Технические характеристики:
Разрешение XY: 25 мкм
Размер лазерного пятна: 85 мкм
Мощность лазера: Один лазер мощностью 250 мВт
Размер рабочей области: 14,5 × 14,5 × 18,5 см
Толщина слоя: 25 – 300 мкм
Профессиональный 3D принтер, который пользуется популярностью среди профессиональных ювелиров и стоматологов.
Formlabs Form 3L
Formlabs Form 3L
Технические характеристики:
Разрешение XY: 25 мкм
Размер лазерного пятна: 85 мкм
Мощность лазера: Один лазер мощностью 250 мВт
Размер рабочей области: 33,5 × 20 × 30 см
Толщина слоя: 25 – 300 мкм
Form 3L отличается от младших моделей большой областью печати, которая позволяет изготавливать по настоящему большие изделия без потери качества и точности.
DLP/LCD
DLP очень похожа на SLA, только в качестве источника УФ излучения, для засветки фотополимерной смолы, используется не направленный пучок света, а DLP проектор. DLP принтеры засвечивают сразу всю рабочую область, поэтому они сильно выигрывают в скорости печати у SLA.
Принцип работы DLP принтера
На сегодняшний день это одна из самых доступных технологий фотополимерной 3D печати. По своей стоимости LCD принтеры сравнялись с уровнем цен любительских FDM. DLP принтеры стоят на порядок дороже из-за использования в качестве УФ источника дорогостоящего проектора.
Проектор конечно дороже, но более долговечен, с другой стороны LCD дисплей стоит не так дорого и его легко можно заметить, в отличие от проектора. Что выбрать каждый пользователь решает сам.
Плюсы и минусы.
Плюсы
-
Быстрая печать. Поскольку одновременно засвечивается вся рабочая область, то абсолютно все равно одно изделие вы будете печать или небольшую партию. Время печати зависит только от количества слоем и времени их засветки. Чем выше модель - тем дольше печать.
-
Небольшая стоимость принтера и расходников. Стоимость любительского LCD аппарата начинает от 11 000-15 000 рублей. DLP принтера от 200 000 рублей ,но это все равно намного дешевле чем покупать профессиональный фрезер или SLA/MJM принтер.
-
Большой выбор расходных материалов. В настоящее время появился большой выбор фотополимеров для любых задач. Помимо разнообразных выжигаемых материалов для стоматологов и ювелиров, появилось много гибких и прочных полимеров.
Минусы
-
Возможна паразитная/неравномерная засветка. Из-за особенностей печати иногда возможна паразитная или неравномерная засветка. Обычно это можно исправить в настройках принтера или слайсера.
-
Поддержки из того же материала что и модель, а значит после удаления придется шлифовать поверхность модели в местах соприкосновения.
Примеры печати
Сравнение мастер модели напечатанной на 3D принтере и отлитого изделия
Модель из выжигаемого полимера и готовое изделие
Демонстрация изделий отлитых при помощи выжигаемого фотополимера
Рейтинг принтеров.
Точность печати у LCD принтеров зависит от размера пикселя, поэтому стоит обратить внимание на этот параметр выбирая принтер.
Anycubic Photon Mono
Anycubic Photon Mono
Технические характеристики:
Разрешение LCD-дисплея: 2560х1620 (2K)
Точность позиционирования по оси XY: 0.051 мм
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 130х80х165 мм
Толщина слоя: 0.01-0.15 мм
Anycubic Photon Mono это недорогой LCD аппарат, который идеально подойдет для любительской печати. Монохромный дисплей позволяет уменьшить время засветки и ускорить печать.
Phrozen Sonic 4K
Phrozen Sonic 4K
Технические характеристики:
Разрешение LCD-дисплея: 6.1" 4K Mono LCD
Точность позиционирования по оси XY: 35 микрон
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 134х75х200 мм
Толщина слоя: 0.01-0.30 мм
Phrozen Sonic 4K разработан специально для применения в стоматологической и ювелирной отрасли. Несмотря на компактный размер, принтер не уступает в точности профессиональным станкам, а время засветки одного слоя составляет всего несколько секунд.
Phrozen Sonic Mighty 4K
Phrozen Sonic Mighty 4K
Технические характеристики:
Разрешение LCD-дисплея: 9.3" 4K Mono LCD
Точность позиционирования по оси XY: 52 микрон
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 200х125х220 мм
Толщина слоя: 0.01-0.3 мм
Phrozen Sonic Mighty 4K - это профессиональный аппарат с увеличенной областью печати. Это позволяет быстро изготавливать небольшие партии моделей.
Phrozen Sonic XL 4K
Phrozen Sonic XL 4K
Технические характеристики:
Разрешение LCD-дисплея: 8.9" 4K Mono-LCD
Точность позиционирования по оси XY: 50 микрон
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 190х120x200 мм
Толщина слоя: 0.01-0.3 мм
Phrozen Sonic XL 4K - это профессиональный аппарат с увеличенной областью печати и монохромным LCD дисплеем высокого разрешения. Это позволяет быстро изготавливать партии изделий с высокой точностью.
Peopoly Phenom XXL
Peopoly Phenom XXL
Технические характеристики:
Разрешение LCD-дисплея: 3840х2160 (23,8", 16:9, UHD 4K)
Точность позиционирования по оси XY: 137 мкм
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 527х296х550 мм
Толщина слоя: 0.01-0.3 мм
Peopoly Phenom XXL это аппарат с огромной областью построения, которая идеально подойдет для серийного изготовления не только ювелирной продукции.
Phrozen Sonic MEGA 8K
Phrozen Sonic MEGA 8K
Технические характеристики:
Разрешение LCD-дисплея: 15" 8K Mono LCD
Точность позиционирования по оси XY: 43 мкм
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 330 x 185 x 400 мм
Толщина слоя: 0.01-0.3 мм
Это первый LCD принтер с разрешением монохромной матрицы 8k, а огромная рабочая область позволяет изготавливать большие партии изделий за одну печать.
MJM/MJP
MJM (или похожая технология PolyJet) - это технология послойного нанесения фотополимера или воска через множество мелких сопел. Обычно на печатной голове располагается от 96 до 448, в зависимости от модели принтера.
Если в качестве материала используется фотополимер, то он сразу же отверждается УФ лампой, которая находится на голове принтера.
Принцип работы MJM принтера
