珠宝3D打印入门全攻略:直接/间接工艺、设备选型与软件指南
随增材制造技术发展,鲜有行业像珠宝生产这样展现巨大潜力。3D打印配合各类模具及有时直接材料处理,允许创造时尚配饰全新形态。增材制造还赋予制造商快速精准测试原型设计的能力。
传统珠宝制作依赖手工或蜡铸,均易受人为误差影响且较3D打印慢。这为增材制造带来独特机遇:不仅提供机器精度,还拥有更好重复性和易用性。数字化程度提升让图案复现开发更容易。
但即使交期缩短、对终形控制力增强,选择3D打印工具仍有诸多考量。珠宝打印路径多样,各有优劣、技术和软件选项。本文旨在梳理这些因素。
打印路径选择

广义上,所有珠宝打印方法技术分两大类:直接和间接3D打印。前者顾名思义,即用最终材料直接打印珠宝。间接打印则为珠宝生产构建模具或铸造图案,可用石膏或蜡等材料。
直接打印多涉及选择性激光烧结或熔融,比制作模具/图案少见。其优势在于允许更广泛形态可能性,突破依赖铸模的方法限制。但仍不普及。
阻碍直接打印普及的因素多,最大障碍是技术昂贵,常依赖10万美元级设备。虽有廉价机器,但构建体积常不满足专业珠宝打印需求。
另一阻碍是珠宝材料昂贵,烧结熔融粉末昂贵且产生大量废料。激光法对高反射材料(金、银)棘手。虽非不可能,但比传统方法和间接打印更麻烦。
间接打印常依赖失蜡铸造,是3D打印珠宝最流行方法。非直接生产成品珠宝,而是打印高细节蜡模,后用于制模。
结合3D打印与传统制模技术,常用蜡或石膏。用户用SLA或DLP打印可铸造树脂模型,再覆盖石膏制模。石膏固化后排出树脂、浇注液态金属。
随后为传统金属铸造流程:待模具硬化、置入高温环境。金属凝固后脱模。取出件小心后处理抛光等。
此法最大优势:无需特殊金属形式,几乎任何金属可用。虽看似复杂但生产比传统方式快得多。所制模具价值高或具传统法无法复现特性,且模具图案需时易复现。
技术选型

间接打印和模具图案技术中有几项值得关注。SLA和DLP常用于制模图案但有关键差异。DLP打印机容投影仪,通常比SLA打印机大。两者均用光聚合物,能实现惊人零件复杂度精度,有大量专用珠宝模具材料。
SLA领域,Formlabs Form 2深受珠宝商和制造商欢迎。提供经济高质量立体光刻系统,适合制模图案。Formlabs可铸造树脂确保打印件产出更好图案。
价格方面,DLP机器对普通消费者可能更便宜,但两类高端机均达5位数价格。某些机器提供专门针对珠宝制造的子技术。如EnvisionTEC Vida cDLM设备,其连续数字光制造(cDLM)技术提供高分辨率高速度,还能减少支撑结构需求,简化后处理。

另一珠宝专用打印机系列是Solidscape S系列,含S300、S350、S390。这些机器直接打印蜡图案,采用Solidjet技术实现更快打印且可靠性合理。公司提供专用材料配合免手工可溶解支撑,生产精准易移除零件。且用无毒材料,操作无需手套。
https://youtu.be/Iy15UN_fuOA
专用直接珠宝打印机虽罕见但存在。Cooksongold在此有建树,举办过珠宝制造商合作系列。其M 080 Direct采用金属激光烧结(DMLS)技术,无模具直接加工珠宝。打印机适配金和铂金,过往展会展示过。通过激光熔融细金属粉末创建极复杂几何体:自由曲面、中空段、活动部件。
软件工具

数字化工作流下,用户可用CAD软件数字化创建设计,用3D打印机复现。这使他们能制作图案后作为模具本身铸造。正模烧失后流程同传统铸造。此法省去传统铸造大量手工步骤,也消除耗时环节,设计复现修改再打印极易。
除TinkerCAD等常规工具,有许多软件可用于打印珠宝模具图案,即使原软件非为珠宝设计开发。珠宝打印软件可能昂贵,但加速制作、处理复杂设计能力强。
https://youtu.be/R_EzGNdLe_w
Rhino3D 是建筑工业设计常用软件,有纯珠宝版RhinoGold。支持极复杂精细珠宝设计,提供大量组件插件组合(耳环、手镯、吊坠、对戒等)。可从零建模或用内置模板工具快速创建精细模型。RhinoGold含建模模块和雕刻模块,是高效创建3D珠宝模型软件。原版Rhinoceros在珠宝商中也流行,以及RhinoJewel。
Matrix 同样专为珠宝。普遍认为工具复杂不适合新手。但允许非常有趣独特设计,拥有许多与Rhino相似功能。分步构建器支持创意探索。
珠宝设计软件易用端有3Design。界面图形受视频游戏技术启发,助软件生成最终打印照片级真实模拟。3Design易上手,不代表不能制作有趣配饰时尚单品。
JewelCAD 是另一3D自由曲面实体建模器,提供强大建模工具,赋予艺术风格设计高度开放自由。JewelCAD在亚洲珠宝制造商中极受欢迎。工具灵活直观,稍加努力即可学会使用。
还有大量其他软件方案,许多非专为珠宝却能胜任。最好用最熟悉工具,因学习耗时且昂贵。若已有建模软件,坚持用它最佳。
数控机床