Die Schmuckherstellung ist seit jeher ein traditioneller Prozess, der durch verschiedene technologische Fortschritte unterstützt wird. Bis heute hat kein technologischer Fortschritt so viel Einfluss auf die Schmuckbranche gehabt wie der 3D-Druck oder die additive Fertigung.
Mit dem Aufkommen des zeitgenössischen Schmucks treten Experiment und Innovation in den Vordergrund, und die Bandbreite der Materialien, die bei der Herstellung von Schmuck verwendet werden, nimmt erheblich zu; nicht mehr nur Edelmetalle und Edelsteine gelten. Materialien wie Kunststoffe oder Gewebe kommen zum Einsatz und werden in
Metallteile oder als Hauptmaterialien verwendet.
SCHMUCKMODELLIERUNG: CAD-CAM-PROGRAMME
Der 3D-Druck in der Welt des Schmucks ermöglicht die Überwindung vieler Beschränkungen, die den traditionellen Design- und Fertigungsprozessen innewohnen.
Um ein Schmuckstück mittels 3D-Druck herzustellen, muss es zuvor mit CAD-CAM-Programmen modelliert werden. Jedes 3D-Konstruktionsprogramm kann verwendet werden, obwohl es derzeit spezielle Programme für Schmuck gibt, wie z. B. RhinoJewel, RhinoGold oder MatrixGold. Diese Programme verfügen über bestimmte Optionen, die den Prozess des Schmuckdesigns erheblich beschleunigen: vorgefertigte Edelsteine und Verschlusssysteme, Fassungen und Schienen mit einstellbaren Parametern usw.
Ein Beispiel für Schmuckdesign und -herstellung mit 3D-Drucktechnologien ist Nervous System. Das 2007 gegründete Unternehmen ist ein generatives Schmuckdesignstudio, das an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Kunst und Technologie arbeitet. Auf ihrer Website können Nutzer ihren eigenen Schmuck entwerfen, indem sie verschiedene Parameter verändern und sie in Nylon oder Metall 3D-gedruckt kaufen.
Bild 3: Schnittstelle der Designplattform für das Nervensystem. Quelle: Nervensystem.
3D-DRUCKTECHNOLOGIEN FÜR SCHMUCK
Nach der 3D-Modellierung des Schmuckstücks muss es 3D-gedruckt werden. Die am häufigsten verwendeten 3D-Drucktechnologien im Bereich Schmuck sind folgende:
SLA - Stereolithographie
Die aus dem Harz-3D-Druck resultierenden Teile haben eine hohe Oberflächenqualität. Diese Technologie macht es möglich, Designs zu drucken, die mit keiner manuellen Methode hergestellt werden könnten, wie z. B. Wachsschnitzen für die Mikrofusion.
Das Aufkommen von Desktop-3D-Druckern wie FormLabs war eine echte Revolution in der Schmuckindustrie, aufgrund der einfachen Bedienung und der außergewöhnlichen Oberflächen, die sie bieten.
FormLabs hat mehrere Materialien entwickelt, die für den 3D-Druck von Schmuck geeignet sind. Dies, zusammen mit einem erschwinglichen Preis, hat dazu geführt, dass sich viele Schulen, Werkstätten und Schmuckfabriken die Arbeit mit diesen Maschinen leisten können.
Derzeit gibt es viele Arten von Harzen für den 3D-Druck mit der SLA-Technologie. Innerhalb des Katalogs der FormLabs-Harze können wir hervorheben:
- Gießbares Harz. Entwickelt mit den perfekten Eigenschaften für Wachsausschmelzverfahren oder Mikrofusion.
- Gießbares Wachs. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Castable Resin hat FormLabs dieses Material für die anspruchsvollsten Anwender entwickelt. Dieses Harz enthält 20 % Wachs, was einen rückstandsfreien Abguss gewährleistet, um optimale Ergebnisse zu erzielen und Schmuckelemente mit höchster Detailgenauigkeit zu schaffen.
- Standard Schwarzes Harz. Entwickelt für Stücke von sehr kleiner Größe oder mit komplizierten Details. Dieses Harz ist sehr nützlich für die Herstellung von Endstücken oder Schmuckprototypen.
Sowohl Gießharz als auch Gießwachs sind Materialien, die auf Mikrofusion oder Wachsausschmelzverfahren ausgerichtet sind. Dies ist das älteste bekannte Gussverfahren und ermöglicht die Herstellung von Metallrepliken mit Hilfe einer Form, die aus einem traditionell in Wachs modellierten Prototyp hergestellt wird. In der Regel wird ein Metallmodell als Matrize verwendet. Aus dieser Matrix wird eine Gummiform hergestellt, die mit Wachs gefüllt wird, um exakte Repliken des Matrixstücks zu erhalten.
Hier kommt der Einsatz von Gießharzen von FormLabs ins Spiel, denn sie ermöglichen es, beliebig viele Modelle schnell und äußerst präzise in 3D zu drucken. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Matrize, die Form und den Prozess des Füllens der Form zu erstellen, um Replikate des ursprünglichen Teils zu erhalten. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der Kosten und Produktionszeiten.
Diese Wachs- oder Gießharzreplikate werden in einen röhrenförmigen Behälter gestellt, der mit Gips gefüllt ist. Anschließend wird sie in einen Ofen gestellt und das Wachs oder Gießharz geschmolzen, wodurch die Form entsteht, die mit Metall gefüllt wird, um die endgültigen Metallteile zu erhalten.
SLS und DMLS - Selektives Laser-Sintern
Entre las tecnologías de sinterizado selectivo por láser cabría distinguir dos tipos: la impresión 3D SLS de plástico y la impresión 3D DMLS en metal.
SLS-Drucker verwenden hauptsächlich Polyamid-Pulver, ein Material, das aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und Haltbarkeit industriell weit verbreitet ist. Neben Polyamid können sie auch mit elastischen Materialien wie TPE und TPU drucken.
Das polnische Unternehmen Sinterit hat den ersten Desktop-SLS-3D-Drucker entwickelt. Derzeit bietet Sinterit zwei 3D-Drucker-Modelle an: Lisa und Lisa Pro, beide mit der gleichen industriellen Qualität des 3D-Drucks. Lisa richtet sich an Anwender, die neu im SLS-3D-Druck sind, während Lisa Pro der ideale 3D-Drucker für anspruchsvollere Anwender ist, die größere Druckvolumen oder eine größere Materialvielfalt benötigen. Zusätzlich zu den Druckern bietet Sinterit mehrere Zubehörteile an, um die Vor- und Nachbearbeitung zu vereinfachen, oder Sinterit Studio, eine komplette und einfach zu bedienende Software.
Lynne Maclachlan ist eine englische Schmuckdesignerin, die diese Technologie zur Herstellung ihrer Designs nutzt. Die Designerin stellt ihren Schmuck aus Polyamid her und färbt ihn dann von Hand ein, wodurch sie sehr auffällige Endstücke erhält, sowohl in Bezug auf die Form als auch auf die Farbe.
Bild 4: Helix-Ohrringe von Lynne Maclachlan. Quelle: Lynne Maclachlan.
SLS 3D-Druck von Metall oder DMLS in Edelmetallen ist eine der wichtigsten Innovationen für die Schmuckindustrie. Dies ist auf die erhebliche Vereinfachung des Herstellungsprozesses zurückzuführen: Der DMLS-3D-Druck ermöglicht die direkte Herstellung eines Designs in Metall. Das reduziert Kosten und Fertigungszeiten. Es gibt bereits 3D-DMLS-Drucker, die in der Lage sind, Edelmetalle zu drucken.
FDM - Fused Deposition Modeling
Dies ist vielleicht die am wenigsten genutzte 3D-Drucktechnologie im Bereich der Schmuckherstellung. Dies liegt daran, dass es mit dieser Technologie nicht möglich ist, sehr komplexe, komplizierte oder kleine Designs zufriedenstellend auszuführen.
Je nach dem herzustellenden Teil kann die FDM-3D-Drucktechnologie jedoch im Bereich Schmuck sehr nützlich sein.
Derzeit ist eine große Auswahl an FDM-3D-Druckfilamenten erhältlich, darunter verschiedene Materialien, Farben und Oberflächenbehandlungen.
Als Beispiel für den Einsatz dieser Technologie in der Schmuckherstellung möchten wir die Arbeit von Comme des Machines hervorheben; ein nachhaltiges und individuelles Fertigungsstudio, das 3D-Druck verwendet. Comme des Machines arbeitet mit der Schmuckdesignerin Helena Rohner zusammen und hat kürzlich auch eine Zusammenarbeit mit Mango gemacht und eine Kollektion von 3D-gedrucktem Schmuck entworfen.
3D-gedruckte Stücke und Ohrringe aus der Zusammenarbeit zwischen Comme des Machines und Helena Rohner. Quelle: Helena Rohner.
Zusätzlich zu den Möglichkeiten, die Materialien wie PLA bieten, ist es dank Filamenten wie PolyCast von Polymaker problemlos möglich, Teile für die Mikrofusion oder den Wachsausschmelzguss zu drucken. Die mit PolyCast gedruckten Teile können mit der Polysher-Maschine nachbearbeitet werden; mit dieser Maschine wird eine glatte und glänzende Oberfläche erreicht, die die Qualität der entstehenden Metallteile garantiert.
Bild 6: Fertigungsprozess mit PolyCast-Druckteil. Quelle: PolyMaker.
Zweifelsohne bietet der 3D-Druck verschiedene Möglichkeiten und Lösungen, die auf den Schmucksektor ausgerichtet sind. So wird die CAD-CAM-Konstruktion und Fertigung per 3D-Druck im Schmuckbereich:
- Sie ermöglichen die Materialisierung von Entwürfen, die mit anderen Verfahren nicht realisierbar wären.
- Sie gewährleisten die Reproduzierbarkeit des Designs mit großer Präzision und Genauigkeit.
- Sie vereinfachen den Prozess der Modifizierung eines Designs und ermöglichen eine schnelle und effektive Entwicklung von Varianten (Ringgrößen, kundenspezifische Produkte usw.).
- Dank fotorealistischem Rendering können Entwürfe und Varianten dem Kunden gezeigt werden, ohne dass das Teil produziert werden muss. Diese Option ist auch sehr nützlich für die Erstellung von Portfolios oder Produktkatalogen.
- In vielen Fällen vereinfachen sie den Herstellungsprozess; Schweißarbeiten und andere Schritte im Herstellungsprozess können vermieden werden.
Aus all diesen Gründen haben 3D-Modellierung und 3D-Druck eine Nische in der Schmuckindustrie gefunden, und immer mehr Unternehmen setzen diese Technologien in ihren Schmuckdesign- und Fertigungsprozessen ein.
