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Imprimantes 3D bijouterie & joaillerie

La fabrication de bijoux est un secteur qui a adopté l'impression 3D. De nombreux bijoutiers utilisent désormais cette technologie pour bouleverser la façon dont les choses ont été faites pendant des centaines d'années. L'impression 3D est désormais utilisée pour créer des modèles pour le moulage à la cire perdue et pour imprimer directement des bijoux.

 

Pourquoi utiliser l'impression 3D dans la fabrication de bijoux ?

 

L'utilisation de l'impression 3D pour produire des bijoux présente plusieurs avantages. Il s'agit notamment de :

Des motifs très complexes peuvent être créés. Historiquement, les modèles de moulage de bijoux étaient sculptés dans la cire à l'aide de machines CNC. L'impression 3D n'est pas restreinte par les limitations de l'usinage CNC et est capable de produire des pièces qui étaient auparavant impossibles à réaliser. Les modèles peuvent également être facilement personnalisés.

 

Avec l'impression 3D, il est possible de réaliser plusieurs modèles à la fois et dans un délai très court. Cela a permis de réduire considérablement les délais et les coûts par rapport aux techniques traditionnelles de fabrication de modèles (cire CNC, moules en aluminium pour le moulage, etc.).

 

L'impression 3D permet également de produire plusieurs modèles en une seule impression. Cela signifie que les prix sont très compétitifs pour les faibles volumes de production (une question importante pour les bijoux où les clients veulent généralement une pièce unique).

 

Techniques d'impression 3D pour la fabrication de bijoux

 

L'impression 3D est généralement utilisée pour créer des bijoux selon deux méthodes : le moulage à la cire perdue et l'impression directe.

 

Moulage à la cire perdue

 

L'une des méthodes les plus populaires de production de bijoux par impression 3D est le processus de moulage à cire perdue. Le moulage à la cire perdue produit des pièces par un processus en 8 étapes :

 

1. Formation du modèle Traditionnellement, cela se faisait en versant une cire de coulée spéciale dans un moule en métal. L'impression 3D permet désormais d'imprimer directement le modèle à partir d'une cire ou d'une résine à couler.

 

2. Assemblage du moule Le modèle moulé ou imprimé est ensuite assemblé sur un "arbre de coulée". Cela permet de couler plusieurs pièces à la fois. Certaines méthodes d'impression 3D suppriment cette étape en imprimant les modèles de pièces et l'arbre en une seule étape.

 

3. Construction de la coquille Après l'achèvement de l'assemblage du motif, l'ensemble est immergé plusieurs fois dans la boue. On laisse ensuite le revêtement de boue sécher et se solidifier pour former une couche extérieure en céramique sur le modèle.

 

4. Brûlage La structure est ensuite placée à l'intérieur d'un four et la structure originale en cire/résine est fondue/brûlée, ce qui donne un moule négatif creux (cavité).

 

5. Coulée Une fois que tout le matériau du modèle original a été retiré du négatif en céramique, le matériau de coulée final est versé dans le moule et laissé à refroidir et à se solidifier. Les pièces sont souvent coulées en laiton, puis galvanisées dans des métaux précieux lors de la phase de finition.

 

6. Démoulage Le moule extérieur en céramique doit ensuite être retiré. Pour ce faire, on fait généralement vibrer le moule pour faire tomber l'enveloppe extérieure.

 

7. Découpage Après le retrait complet de la coquille en céramique, les pièces moulées individuelles sont découpées de l'arbre du moule.

 

8. Finition Les pièces moulées passent ensuite par les techniques de finition traditionnelles des bijoutiers.

 

Il existe plusieurs exigences pour qu'une technologie d'impression 3D puisse produire avec succès des moules de bijoux pour la fonderie à la cire perdue. Il s'agit de :

 

  • La technologie doit être capable de produire des pièces avec un très haut niveau de détail et des caractéristiques minuscules et complexes.

  • Le matériau utilisé pour imprimer le modèle doit pouvoir être complètement éliminé au stade du brûlage/fusion. Les restes du matériau du modèle original ont un effet néfaste sur la qualité de la pièce moulée finale. C'est pourquoi il existe des procédures de combustion strictes pour la plupart des résines coulables imprimées en 3D.

 

Sur la base de ces exigences, les deux technologies les plus appropriées et leurs matériaux associés pour produire des modèles imprimés en 3D pour la fonderie de précision sont résumés ci-dessous :

 

Imprimantes 3D résines pour la bijouterie 

 

SLA/DLP SLA et DLP sont deux techniques de photopolymérisation en cuve qui photopolymérisent une résine sensible aux UV, couche par couche, pour produire une pièce solide. La SLA et la DLP sont capables de produire des pièces lisses et très détaillées à partir de résines coulables dont le pourcentage de cendres restantes après combustion est très faible. Les technologies SLA et DLP nécessitent un support pour imprimer des pièces avec précision. Le matériau de support a généralement un impact négatif sur la surface de l'impression avec laquelle il est en contact et doit être retiré une fois l'impression terminée.

 

L'impression à la demande DOD est une technique de jet de matériau qui utilise deux jets d'impression, l'un pour déposer un matériau de type cire sur une surface de construction et l'autre pour déposer un support dissoluble. La cire est déposée une couche à la fois et une pièce solide est construite. Les imprimantes DOD impriment à un niveau de détail très élevé et offrent plusieurs avantages par rapport aux imprimantes SLA/DLP, notamment :

- Support dissoluble, ce qui permet de réduire les opérations de post-traitement et d'obtenir un meilleur état de surface du motif. - Les motifs sont imprimés avec un matériau semblable à de la cire, ce qui signifie que le motif est fondu plutôt que brûlé, éliminant ainsi les problèmes qui surviennent avec les cendres de résine.

 

Impression directe pour la fabrication de bijoux 

 

Une méthode beaucoup moins populaire de production de bijoux par impression 3D consiste à imprimer directement des pièces à partir de poudre métallique. Les pièces peuvent être imprimées à partir d'alliages d'or, d'argent ou de platine et nécessitent ensuite une quantité importante de post-traitement pour obtenir une finition appropriée. L'impression directe de bijoux est généralement plus coûteuse que le moulage à la cire perdue, même pour des pièces uniques, et nécessite un niveau très élevé de gestion de la poudre précieuse.

DMLS/SLM Le frittage laser direct de métaux (DMLS) ou la fusion laser sélective (SLM) sont des techniques de fusion sur lit de poudre utilisées pour la production de pièces métalliques. Pour produire des pièces avec précision, le DMLS/SLM nécessite l'inclusion d'une quantité importante de support sur la pièce pendant l'impression. Les températures élevées entraînent des niveaux de contrainte élevés, ce qui signifie que les pièces sont souvent susceptibles de se déformer ou de se déformer. Un post-traitement important est alors nécessaire pour retirer le support et finir la surface où il a été fixé.

 

Limites

 

Taille de l'image

 

Il existe des limites quant à la taille des détails (gravures) et des caractéristiques (pointes) que les caractéristiques peuvent produire.

 

Restes de brûlures

 

Un brûlage correct est une étape essentielle pour garantir une pièce moulée de bonne qualité dans toute procédure de moulage à la cire perdue. Un brûlage trop rapide peut provoquer l'expansion et la combustion de la résine, ce qui endommage la surface du revêtement et, par conséquent, les détails des pièces moulées finies. Un brûlage qui n'atteint pas des températures suffisamment élevées peut laisser de la résine ou des cendres à l'intérieur du revêtement, ce qui affecte l'écoulement du métal et la finition de la surface de votre pièce métallique. Pour améliorer les chances de réussite d'un moulage, il convient de se renseigner auprès du fournisseur sur la procédure de combustion recommandée pour les matériaux de modèle imprimés en 3D.

 

Perte de la touche artisanale

 

Il existe une certaine résistance dans le secteur de la bijouterie à l'adoption des imprimantes 3D, car les gens estiment que cela supprime l'aspect "artisanal" de la profession. Le bijou est souvent un produit intime et personnel et la fabrication de pièces par une machine a vu plusieurs grands fabricants de bijoux ne pas adopter cette technologie.

 

Règles de base

 

La technologie SLA/DLP offre une méthode rentable pour produire des modèles de bijoux destinés au moulage à la cire perdue. Toutefois, les modèles nécessitent un matériau de support et une procédure de combustion stricte doit être suivie pour garantir la combustion complète de la résine.

Le DOD est capable de produire des modèles de moulage à la cire perdue à un niveau de détail plus élevé et ne nécessite pas les procédures strictes de brûlage requises pour les résines SLA/DLP ; il est toutefois plus coûteux.

L'impression directe de bijoux en métal est la méthode la plus rare et la plus coûteuse pour produire des bijoux, mais elle offre la chaîne de production la plus courte. Un post-traitement important est nécessaire une fois l'impression terminée.