ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЮВЕЛИРНОМ И СУВЕНИРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.
Сегодняшний день почти в любом производстве не мыслим без применения 3D-технологий. Не являются исключением сувенирные и ювелирные производства. Уже на протяжении многих лет почти весь дизайн на них воплощается в реальность через моделирование и прототипирование.
Вся разработка и большая часть подготовительных производственных этапов (весь research and development) делается при помощи 3D-технологий. Активно используются такие программные продукты для создания и работы с 3D-объектами, как Rhinoceros, Matrix, 3ds Max, Magics от Envisiontec, KeyShot и многие другие. Повсеместно используется печать на принтерах линейки ProJet от компании 3D Systems, Solidscape, Envisiontec, DWS и некоторых других. Активно используются фрезерные станки с ЧПУ для получения прототипов из литьевого воска для технологии ЛВМ. Далее я расскажу немного о том, что было до появления 3D-технологий в этих отраслях, как менялись и развивались используемые технологии и, наконец, о последних веяниях и ожиданиях в отрасли, связанных с развитием аддитивных технологий в ближайшем будущем.
Ювелирная 3D печать
Как же работали раньше, до принятия на вооружение столь привычных сегодня техник и оборудования? Всё делалось вручную. Мастер-модели для снятия пресс-форм, сами пресс-формы, штампы, эксклюзивные изделия – всё. Предсказуемость при таком способе производства, прямо скажем, хромала.
Рассчитать заранее размерно-весовые параметры, проверить работоспособность любой конструктивной новации и уж подавно, понять, как будущее изделие будет выглядеть в готовом виде? На этапе подготовки или начала производства это было невозможно, либо крайне трудно. Квалификация мастеров, требуемая для того, чтобы ими могли быть созданы хоть сколько-нибудь серьёзные изделия, была настолько высокой, что для её получения необходимо было обладать опытом работы в несколько десятилетий. Понятно, что стоимость подобных кадров была очень высокой и, несмотря на это, на рынке наблюдался огромный и постоянный их дефицит.
ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ.
История применения 3D-технологий в ювелирной и сувенирной промышленности началась в 2005 году с выходом на российский рынок компании Solidscape. Её продукт позволял печатать с высокой точностью из полностью выжигаемого материала. Легко размываемый и удаляемый поддерживающий полимер позволял получить полностью готовые к литью формы, не требующие никакой доработки. Несмотря на довольно высокую стоимость как самих принтеров, так и расходных материалов, рынок быстро и с удовольствием воспринял эти технологии. Это произошло потому, что решение было комплексным, готовым к использованию, что называется “под ключ”.
Примерно в это же время начинается проникновение в отечественную ювелирную отрасль технологий ЧПУ-фрезеровки по различным материалам: воску, пластмассам, кости, дереву. С самого начала 2000-х годов на рынке появлялись решения компании Roland, но настоящий прорыв в этой области случился несколько позже.
С чего начинается 3D построение ювелирных украшений?
В 2010 году одним пермским инженером было создано решение в этой области, которое оказало весьма заметное влияние на развитие этого направления прототипирования на территории бывшего СССР. Он изготовил и наладил производство бюджетных, небольших по размеру, но способных решать насущные для ювелиров задачи, четырёхосевых фрезерных станков.
Консультации и поддержку он обеспечивал в основном, используя форумы, тогда очень популярные у мастеров. В результате, это сетевое общение создало целый кластер обменивающихся опытом пользователей. Это же создавало мощную вирусную рекламу. “Сарафанное радио” сработало и станок пошёл в массы. Пользователи учились друг у друга и опыляли новых.
Как ни странно, это хоть и способствовало развитию 3D-моделирования, но несколько мешало развитию 3D-печати, составляя ей сильную конкуренцию. Это происходило потому, что качество поверхности на прототипах, полученных фрезеровкой значительно превосходило качество поверхности напечатанных деталей. Часто и стоимость оказывалась не в пользу печатных технологий. Хотя, безусловно, возможности печати были шире и оставалось очевидным то, что их преимущество – лишь вопрос времени.
Как бы то ни было, во что-то напоминающее сегмент рынка, аддитивные технологии для ювелирной отрасли начали формироваться уже после 2010 года. Образовалось какое-никакое сообщество специалистов, которые освоили моделирование на должном профессиональном уровне, они накапливали опыт и повышали уровень непрерывно. В сети стали появляться видеоуроки 3D-моделирования и первые онлайн-школы. Появились инженеры, обученные обслуживать принтеры и сопутствующую им технику. Опыт всех этих людей стал распространяться как в онлайне, так и в офлайне.
В начале 2010-х экономика чувствовала себя довольно уверенно, росли даже сегменты потребления предметов роскоши, какими и являются ювелирные и сувенирные изделия. Многие производители 3D-оборудования обратили своё внимание на создание технологий для этих отраслей. Как ответвление от разработок для стоматологической отрасли, для ювелирной была представлена технология DLP-печати, способная обеспечивать недоступную доселе чистоту поверхностей напечатанных моделей и отличную детализацию. Пионером тут явилась компания Envisiontec. Однако её быстро нагоняли другие производители, в том числе и отечественные, среди которых можно выделить волгоградскую компанию Minicube.
В этот же период времени на рынке ювелирной 3D-печати началась экспансия линейки ProJet от компании 3D Systems, печать на принтерах которой была быстрой, заметно более дешёвой, чем на тот момент в среднем по рынку и отлично подходила для дальнейшего литейного производства.
На протяжении всего текущего десятилетия уже имеющиеся на рынке технологии активно развивались. Стоимость принтеров и расходных материалов к ним, а также их обслуживания, снижалась. Стабильность работы и качество результатов повышалось. Выпускали новые модели принтеров со всё более привлекательными характеристиками.
Кризисные явления в российской экономике конца 2014-начала 2015 года в сочетании с хорошими показателями в экономике развитых стран того же периода, оказывали, как ни странно, позитивный эффект на рынок аддитивных технологий. В результате этих событий, иностранные компании активно вкладывались в разработку и доводку своих решений, а внутри страны рост цен был жёстко ограничен из-за падения покупательской способности. Так что даже кризис скорее толкал прогресс аддитивных технологий в России, чем тормозил развитие.
Какое-то время максимум ожиданий рынка был связан с развитием DLP-технологий печати(SLA-DLP). Быстрое и значительное увеличение рабочих камер принтеров, что давало возможность печати довольно больших монолитных объектов с отличной детализацией и гладкими поверхностями, ко всему прочему ещё и допускающими постобработку, внушало изрядный оптимизм. Однако, изготовить полимер, дающий гарантированную возможность получения качественного литьевого полуфабриката, так и не получилось ни у кого из производителей, за исключением компании DWS. Но её решения, при высочайшем качестве, к сожалению, влекли большие эксплуатационные расходы, что делало стоимость продукции очень высокой. Также к отрицательным моментам можно отнести небольшие размеры рабочих камер их принтеров.
На текущий момент, при всём многообразии предлагаемого оборудования и технических решений, основными игроками на рынке аддитивных технологий, применяемых для сувенирного и ювелирного производства, остаются компании 3D Systems и Solidscape. Они предоставляют полноценные продукты, рассчитанные на производство по технологии ЛВМ, остающейся на сегодняшний день базовой в этих отраслях. Значительную долю рынка продолжает занимать прототипирование на ЧПУ-фрезерных станках по модельному воску.
НОВАЦИИ МЕНЯЮТ МИР.
Очередную (на сегодняшний день последнюю) небольшую революцию на рынке ювелирной и сувенирной произвёл принтер ProJet MJP 2500, одновременно снизив как стоимость оборудования, так и расходных материалов к нему, значительно улучшив при этом качество производимых его посредством прототипов.
Можно констатировать, что, появившись системно немногим более 10 лет назад, аддитивные технологии произвели масштабные изменения в технологиях производства ювелирных и сувенирных изделий. Целые профессии оказались за бортом отрасли, а значение других претерпело изрядные изменения.
Так, существовавшая совсем ещё недавно и являвшаяся самой престижной, уважаемой и требующей максимальной квалификации, профессия ювелира-модельера по факту прекратила своё существование. Профессия скульптора в этих отраслях практически потеряла прежнее значение. Разумеется, появились новые, их заменяющие профессии 3D-скульптора и 3D-моделлера.
Полностью изменился подход к обслуживанию клиентов, при изготовлении изделий на заказ. Теперь, благодаря трёхмерному моделированию и трёхмерным визуализациям, для клиента в огромной степени выросла предсказуемость и ожидания гораздо реже вступают в конфликт с реальностью при сдаче заказа.
Значительно возросла предсказуемость и при проектировании любых изделий на производствах, в целом повысив общий уровень ответственности производств на рынке. Нужно отметить, что прогресс действует неумолимо и к тем, кто за ним не успевает, безжалостен. Аддитивные технологии, проникая в какую-либо отрасль, заставляют осваивать их, либо покинуть профессию. Выбора нет: или/или. Несмотря на эти негативные моменты, в целом безусловно то, что аддитивные технологии стимулируют развитие.
Появившаяся совсем недавно прямая 3D-печать металлами (технологии SLM-селективное лазерное плавление и SLS-селективное лазерное спекание) без всяких сомнений в ближайшее будущее трансформирует сувенирные, а за ними и ювелирные производства в новые состояния, начав выдавливать превалирующую в последнее столетие технологию ЛВМ (литья по выплавляемым моделям). Применение лазеров в промышленности уже сегодня стало повсеместным, вошло в стандартное оснащение. Применение лазеров в аддитивном производстве – один из самых ожидаемых векторов развития.
Ожидаемый в ближайшем будущем скачок в производительности компьютеров, наверняка повлияет на развитие программ для моделирования и проектирования 3D-объектов, позволив сделать этот процесс более технологичным и творческим. В перспективе, благодаря этому и сочетанию аддитивных технологий с развивающейся робототехникой, вероятно появление роботизированных систем прототипирования, которые станут доступны не только для оборонной и космической отраслей, но и для более прикладных производственных областей.
Автор статьи: Иван Геннадьевич Скворцов.
Основатель и генеральный директор производственной компании 3D Avtozavod.
Источник: avtozavod3d.ru
Принтеры 3D в изготовлении ювелирных изделий
Область применения высокотехнологичных 3D принтеров стремительно расширяется. Сейчас это оборудование используется не только в производственных отраслях, но и в таком специфическом ремесле, как изготовление ювелирных изделий. Одним из этапов этого творческого процесса является создание форм для литья.
Причем зачастую необходимо изготавливать модели высокого уровня сложности, так как клиенты желают получить оригинальное, неповторимое украшение. Выполнять такую работу вручную непросто. Это отнимает немало времени, сил. Технология 3D печати устраняет эти проблемы. Принтер со специализированным программным обеспечением оперативно справится с изготовлением ювелирной модели, с абсолютной точностью реализует заданный проект из фотополимеров или воска.
Плюсы применения 3D печати в ювелирном ремесле
Использование 3D принтеров в создании ювелирных украшений обеспечивает несколько преимуществ. Прежде всего, это высокое качество моделей и точность их выполнения. Важным плюсом является оперативность. На изготовление модели вручную уходит много времени, тогда как 3D печать позволяет получить изделие в течение нескольких часов.
После создания мастер-моделей вручную приходится проводить дополнительные работы по корректировке, приданию поверхностям идеальной текстуры. Изделие, изготовленное принтером, таких доработок не требует. Традиционная технология не позволяет делать сложные конструкции небольших размеров. В 3D печати ограничений по размерам и уровню сложности нет. Принтер имеет умеренную стоимость, его может приобрести для себя индивидуальный предприниматель, небольшая мастерская.
Процесс создания ювелирных моделей на 3D принтере
- В отрисовке модели будущего ювелирного украшения используется CAD программа. Отсутствие ограничений в уровне сложности позволяет реализовать любую творческую идею, спроектировать уникальное изделие.
- Мастер модель на 3D принтере создается оперативно. Можно использовать в работе фотополимер. Он выжигается при термической обработке с температурой выше 900°C. Восковые модели плавятся, вытекают при температуре 70°C.
- Выстроенная, очищенная модель, изготовленная принтером, является высококачественной литейной формой. Эта технология обладает низкой себестоимостью, исключает трудоемкий ручной процесс. Минимизация человеческого фактора исключает ошибки, недоработки.
Примеры использования 3D печати
Есть множество примеров использования в ювелирном деле 3D принтеров. Одним из оптимальных вариантов являются устройства бренда Pro Jet Uptown Diamondhttps://mygs.ru/blog/printery-3d-v-izgotovlenii-yuvelirnyh-izdelij» target=»_blank»]mygs.ru[/mask_link]
3D печать в ювелирном деле: как это работает?
Фотополимерные 3D принтеры все чаще и чаще используются в процессе создания ювелирных изделий. Это наиболее быстрый и точный способ изготовления выжигаемых заготовок для последующего литья. Вместо того, чтобы вручную создавать формы из воска, дизайнер создает 3D модель будущего изделия.
Затем модель отправляется в печать — ее процесс полностью автоматизированный, поэтому влияние человеческого фактора на качество изделия практически полностью устраняется. А благодаря специальным выжигаемым полимерам, процесс создания ювелирных изделий становится быстрым и простым.
Особенности работы с выжигаемыми полимерами
Выжигаемые смолы — это аналог воска, который используется в традиционных способах создания ювелирных изделий. Нагревание материала до 750°С и выше обеспечивает полное выгорание смолы. После выгорания остается зола в небольших количествах (до 0,1% в зависимости от материала). Готовые элементы из смолы соединяются в единое древо для последующего литья.
Затем заготовка покрывается гипсовым составом, образующим плотную оболочку. Далее все вместе отправляется в печь и нагревается до определенной температуры. На данном этапе важен такой показатель смолы как расширение. Если смола расширяется при нагревании слишком сильно, это может исказить размеры будущего изделия.
После нагревания смола вытекает, оставляя полости для последующего литья (золото или серебро). Затем металл остывает и гипсовая оболочка разрушается, а ювелирные изделия подвергаются дальнейшей обработке.
Какая смола подходит для ювелирного дела?
Качественная выжигаемая смола должна соответствовать всем требованиям традиционных способов изготовления ювелирных изделий. Ювелиры часто заботятся о преемственности традиций и неохотно соглашаются вносить изменения в устоявшиеся процессы. Вот почему производители стараются сделать смолы, имеющие такие же характеристики, как и воск. Основное преимущество использования выжигаемых смол — отсутствие необходимости формирования изделий вручную. Печать на 3D принтерах позволяет сделать все точно и быстро.
Виды смол для литья
Выбор смолы во многом зависит от вида изделия, которое планируется отливать. Выжигаемый фотополимер должен подстраиваться под особенности разного дизайна украшений (например, кольца с мелкими деталями, филигрань или гладкие ровные подвески). Например, производитель BlueCast предлагает литьевые смолы для разных стилей ювелирных украшений.
Фотополимер BlueCast X5 предназначен для изделий в европейском стиле, которые отличаются небольшими размерами и изящными формами. BlueCast X10 подходит для американских украшений, где не так ценится обилие мелких деталей, как объем. Фотополимерная смола идеально подходит для литья массивных изделий из серебра. Легкие филигранные ювелирные украшения, характерные для Востока можно изготавливать с помощью специальной смолы BlueCast LS23. Она обеспечивает необходимую точность при печати очень мелких изделий, кроме того, ее можно доработать вручную после печати.
Фотополимерные принтеры для ювелирного дела
Большинство смол выпускаются для двух типов оборудования — SLA и DLP/LCD принтеров. Но для изготовления ювелирных изделий больше подходят DLP/LCD принтеры, так как они имеют небольшое преимущество перед SLA. Недостаток SLA устройств заключается в том, что лазерное пятно слишком велико для печати очень мелких деталей.
Кроме того, DLP/LCD принтеры печатают с более высокой скоростью, так как ЖК экран засвечивает сразу весь слой, а не выборочные участки. Это позволяет создавать одновременно несколько заготовок для литья, что обеспечивает высокую производительность. Например, к принтерам, идеально подходящим для задач ювелиров относится Zortrax Inspire, который имеет компактные размеры, высокую скорость и точность печати.
Источник: lider-3d.ru