Ювелирные 3D-принтеры или что подарить любимому мужчине

Насчет мужчин чуть попозже. А пока небольшой экскурс в эволюцию технологий создания произведений искусства.

Одной из наиболее значимых отраслей, явно затронутых совершенствованием технологий аддитивного производства, стало ювелирное дело. Причина тому проста – 3D-печать до сих рассматривается, как метод быстрого прототипирования, а в лучшем случае, как метод быстрого производства мелкосерийных партий. Нюансы ювелирного дела таковы, что большего пока и не требуется.

Даже здесь не обошлось без прелестей глобализации. Рост промышленной мощи Китая повлиял и на ювелирную промышленность. Поднебесная наращивает темпы массового производства относительно недорогих украшений – как бижутерии, так и «серийных» изделий из драгоценных металлов. Конкурирующие производители, в том числе и из России, вынуждены искать привлекательные опции, чтобы остаться в игре. Если по объемам производства и себестоимости конкурировать не получается, то остается один выход – производство уникальных украшений. Но одиночные предметы ювелирного искусства окажутся многим не по карману из-за высокой цены, обусловленной не столько стоимостью материалов, сколько стоимостью работы мастеров-ювелиров. Необходим способ упрощения процесса дизайна и производства ювелирных изделий. И здесь на помощь приходит 3D-печать.

Чтобы оценить выгоду от использования технологий аддитивного производства, взглянем вкратце на сам процесс создания, скажем, золотого кольца. Здесь есть два основных варианта – ковка или литье.

Ковка – самый технологически простой, но временно-затратный метод, требующий огромного мастерства, но при этом ограниченный по возможностям. Для начала мастеру придется выковать полоску из драгоценного металла, затем сформировать ее в кольцо, сварить концы и подогнать под размер. Дальше – шлифовка, шлифовка… В итоге мы получим вполне симпатичное золотое колечко – красивое, но простое. Обручальное колечко на руке вашей драгоценной бабушки вполне могло быть произведено именно таким методом. Конечно, можно создать и более сложное украшение, но его стоимость будет возрастать пропорционально сложности ручной работы. А многие ли из нас могут позволить себе яйцо работы Фаберже?

Ювелирные технологии 14-го века до н.э.по юлианскому календарю. Проверенный, но крайне неэффективный метод

Литье позволяет создавать целые партии ювелирных изделий, используя уже полученное колечко в качестве мастер-модели. Но не подумайте, что дальше будет проще! Во-первых, наше колечко должно быть идеальным – любые погрешности перекочуют в серийные изделия. Во-вторых, процесс изготовления будет состоять из нескольких шагов. Для начала, колечко придется покрыть слоем родия для нейтрализации азотной кислоты, вырабатываемой при вулканизации резины. Какой еще резины, вы скажете? Специальной резины, в которую (в «сыром» состоянии) мастер-модель вдавливается для получения первого оттиска. В этой стадии резина напоминает пластилин. Затем резиновая форма подвергается термической обработке (т.е. вулканизации), разрезается, мастер модель извлекается, а половинки полученной формы используются для следующего этапа.

Вот такие резиновые формы используются для получения уже восковых мастер-моделей

Далее необходимо изготовить еще одну модель – на этот раз из воска. Воск заливается в резиновую форму, а на выходе мы получаем копию оригинального золотого кольца. И вновь делаем литейную форму, но на этот раз вокруг восковой модели и из формовочной смеси – грубо говоря, из гипса. После затвердевания гипса восковая модель выплавляется, оставляя жаропрочную гипсовую литейную форму, готовую для отливки конечного изделия из драгоценного металла.

Если все это кажется сложным на словах, то представьте, насколько это сложно и трудоемко на практике. Но что, если устранить самые сложные этапы? И здесь в игру идет 3D-печать, а точнее лазерная и проекторная стереолитография (SLA и DLP-SLA). Детальный обзор этих технологий можно найти в нашей Вики. Скажем лишь, что эти методы печати позволяют создавать высокоточные изделия из фотополимерных смол – настолько точные, что ни один мастер не сравнится. Представьте: некоторые из SLA установок позволяют добиваться толщины слоя в один микрон, то есть в 100 раз тоньше человеческого волоса! Правда, подобные сверхвысокоточные принтеры пока лишь ищут свой путь на рынок чрез тернии скептицизма – а нужна ли точность подобного уровня? Даже ювелирам? Тем временем такие устройства, как линейка специализированных ювелирных и стоматологических принтеров EnvisionTEC Perfactory, уже завоевали любовь ювелирных дел мастеров по всему миру. Как и зубных врачей – ведь зубное протезирование тоже своего рода ювелирное дело.

Итак, в чем же соль?

SLA принтеры позволяют создавать высокоточные мастер-модели из сжигаемых фотополимерных смол с нулевой остаточностью. Если проще, то украшение можно просто нарисовать c помощью трехмерного графического редактора, распечатать недорогую фотополимерную мастер-модель, а затем ее же и использовать для создания финальной гипсовой литейной формы. При сжигании такие фотополимерные смолы не оставляют золы, а значит литейную форму не придется очищать. Остается лишь залить расплавленный драгоценный металл, и voila! Есть, правда, один дополнительный этап, а именно – засветка. Готовую модель придется поместить в камеру с ультрафиолетовой лампой для полной полимеризации, то есть затвердевания. Но это ведь совсем не сложно? Да и недорого.

Для полной полимеризации фотополимерных моделей потребуется окончательная засветка в камере с ультрафиолетовым излучателем. Ничего особенного – это устройство вообще было создано из подручных деталей

Таким образом, устраняются сразу два этапа производства, причем первый из них – наиболее трудоемкий. Экономия времени очевидна. Теперь можно смело давать волю воображению, рисовать шедевры и воплощать их в драгоценных металлах. А при желании можно все же создавать резиновые формы и восковые модели для дополнительного улучшения себестоимости, но используя в качестве первичных мастер-моделей напечатанные пластиковые прототипы вместо дорогих металлических изделий ручной работы. Но сколько же стоит такой принтер?

До недавних пор цена подобных устройств могла заставить содрогнуться даже ювелиров, исчисляясь десятками тысяч долларов. Но в последнее время на рынок выходят устройства, вполне доступные не только профессиональным дизайнерам, стоматологам и ювелирам, но и обыденным пользователям с приличным доходом.

Perfactory Micro Advantage - новейшая модель от EnvisionTEC. Дорого, но серьезно

Начнем с тех, что подороже: новейший EnvisionTEC Perfactory Micro Advantage обойдется примерно в $10 000, не считая доставки и таможенных выплат. Такова цена немецкого качества и известного бренда. Этот принтер позволит печатать изделия с разрешением в 50 микрон по горизонтали слоями толщиной 25-100 микрон. Размер области построения невелик, как и у большинства подобных устройств, составляя 60х45х100мм. С другой стороны, в этот объем можно поместить сразу несколько моделей и распечатать их одновременно. Последний нюанс применим ко всем SLA принтерам.

Kudo3D Titan 1 - высокоэффективное бюджетное решение, вскоре ожидаемое на рынке

Или вы все же желаете принтер с вертикальным разрешением в один микрон? Тогда взгляните на Titan 1: на инвестиционной площадке Kickstarter этот проект собрал необходимые средства для завершения разработки в рекордные сроки. Да, за две минуты, причем буквально. Цена предложения? От $1 899. Сущие копейки, если взглянуть на объем рабочей камеры (192х108х240мм) и скорость построения.

Примеры печати SLA принтера Libwiet. Подковы для блохи (слева сверху) были распечатаны отдельно, но можно и сразу

Правда, Titan 1 пока еще ожидает своего выхода на мировую арену. Если же вам нужен относительно недорогой SLA принтер прямо сейчас, без ожидания международной доставки и общения с любезными представителями Федеральной таможенной службы (затраты на печать различных форм на офисном двухмерном принтере могут превысить стоимость 3D-принтера, увы), то варианты есть. Например, компания 3D Tool предлагает принтер Libwiet с доставкой по России со складов в Москве. При цене в 160,000 тысяч рублей вы получите устройство с разрешением в 25 микрон по вертикали – то есть на уровне дорогих установок вроде Perfactory Micro.

Остается лишь вопрос стоимости расходных материалов. Стоит признать, что фотополимерные смолы недешевы. Литр фотополимерной смолы в среднем обойдется в три-четыре раза дороже килограмма пластиковой нити для FDM принтеров. Типичная отпускная цена производителя составляет $150 за литр. С другой стороны, стоит учитывать и расход материалов, а он невелик. В любом случае, для профессионального ювелира стоимость материалов будет чисто символической, если сравнивать с затратами на время, материалы и оборудование при использовании классических субтрактивных методов создания мастер-моделей.

Итак, мораль сей басни такова: SLA-принтеры – лучший подарок на 23 февраля. Дело в том, что мужчины любят играть с высокотехнологичными игрушками, а эти устройства позволяют создавать колечки, сережки, браслеты и самые замечательные колье. Дорогие женщины, делайте выводы. И хорошей всем 3D-печати!