L'impression 3D dans le secteur de la bijouterie

La fabrication de bijoux a toujours été un processus traditionnel, soutenu par différentes avancées technologiques. À ce jour, aucune avancée technologique n'a eu autant d'impact sur l'industrie de la bijouterie que l'impression 3D ou la fabrication additive.

Avec l'arrivée de la bijouterie contemporaine, l'expérimentation et l'innovation occupent une place centrale et la gamme de matériaux utilisés dans la fabrication de bijoux augmente considérablement; non seulement les métaux nobles et les pierres précieuses sont valables. Des matériaux tels que les plastiques ou les tissus commencent à être utilisés, s’intégrant pièces métalliques ou utilisées comme matériaux principaux.

MODÉLISATION DE BIJOUX: PROGRAMMES CAD-CAM

L'impression 3D dans le monde de la bijouterie permet de surmonter beaucoup des limitations inhérentes aux processus de conception et de fabrication traditionnels.

Pour fabriquer un bijou en utilisant l'impression 3D, il doit être préalablement modélisé avec des programmes CAD-CAM. Tout programme de conception 3D peut être utilisé, bien qu'il existe actuellement des programmes spécifiques pour les bijoux, tels que RhinoJewel, RhinoGold ou MatrixGold. Ces programmes ont certaines options qui accélèrent considérablement le processus de conception de bijoux: pierres précieuses et systèmes de fermeture prédéfinis, réglages et rails avec paramètres réglables, etc.

Un exemple de conception et de fabrication de bijoux avec des technologies d'impression 3D est Nervous System. Cette entreprise, fondée en 2007, est un studio de création de bijoux génératifs qui travaille à l'intersection de la science, de l'art et de la technologie. Sur son site Internet, l'utilisateur peut concevoir ses propres bijoux en fonction de la modification de différents paramètres et les acheter imprimés en 3D sur nylon ou métal.

Image 1.  Interface de plate-forme de conception Nervous System. Source: Système nerveux.

TECHNOLOGIES D'IMPRESSION 3D UTILISÉES DANS LES BIJOUX

Après la modélisation 3D du bijou, celui-ci doit être imprimé en 3D. Les technologies d'impression 3D les plus utilisées dans le domaine de la bijouterie sont les suivantes:

SLA - Stéréolithographie

Les pièces issues de l'impression en résine 3D ont une qualité de surface élevée. Cette technologie vous permet d'imprimer des conceptions qui ne pourraient pas être faites avec n'importe quelle méthode manuelle, comme la coulée de cire pour la microfusion.

L'arrivée d'imprimantes 3D de bureau comme FormLabs a été une véritable révolution dans le secteur de la bijouterie, en raison de la facilité d'utilisation et des finitions extraordinaires qu'elle offre.

FormLabs a développé divers matériaux destinés à l'impression 3D de bijoux. Avec un prix abordable, cela signifie que de nombreuses écoles, ateliers et usines de bijoux peuvent se permettre de travailler avec ces machines.

Il existe actuellement de nombreux types de résines pour l'impression 3D avec la technologie SLA. Le catalogue de résines FormLabs doit comprendre:

• Résine castable . Développé avec les qualités parfaites pour la coulée ou la coulée de cire perdue.
• Castable wax. En raison de la forte demande en résine coulable, FormLabs a développé ce matériau pour les utilisateurs les plus exigeants. Cette résine contient 20% de cire, ce qui garantit une coulée sans résidus, parfaite pour obtenir des résultats optimaux, pouvant créer des éléments de bijoux très détaillés.
• Résine standard noire. Développé pour de très petites pièces ou avec des détails complexes. Cette résine est très utile pour créer des pièces finales ou des prototypes de bijoux.

Vidéo 1 : Bijoux imprimés en 3D : Golden Century Casting. Source : Formlabs.

La résine coulable et la cire coulable sont des matériaux destinés à la microfusion ou à la coulée de cire perdue. Il s'agit du plus ancien procédé de fonderie connu et il permet d'obtenir des répliques métalliques au moyen d'un moule réalisé à partir d'un prototype modelé traditionnellement en cire. Normalement, un modèle métallique est utilisé qui sert de matrice. À partir de cette matrice, un moule en caoutchouc est fabriqué, qui est rempli de cire pour obtenir des répliques exactes de la pièce de matrice.

C'est à ce stade que l'utilisation des résines coulables FormLabs se démarque, car elles permettent d'imprimer en 3D autant de modèles que souhaité rapidement et avec une extrême précision. Ainsi, le besoin de créer la matrice, le moule et le processus de remplissage du moule pour obtenir des répliques de la pièce initiale est éliminé. Il en résulte une réduction significative des coûts et des délais de production.

Ces répliques en cire ou en résine coulable sont placées à l'intérieur d'un récipient tubulaire rempli de plâtre. Ensuite, il est introduit dans un four et la cire ou la résine coulable est fondue; résultant dans le moule qui est rempli de métal pour obtenir les pièces métalliques finales.

SLS Y DMLS - Frittage laser sélectif

On distingue deux types de technologies de frittage laser sélectif: l'impression 3D plastique SLS et l'impression 3D métal DMLS.

Les imprimantes SLS utilisent principalement de la poudre de polyamide, un matériau largement utilisé au niveau industriel pour ses bonnes propriétés mécaniques et sa durabilité. En plus du polyamide, ils peuvent également imprimer avec des matériaux élastiques tels que le TPE et le TPU.

La société polonaise Sinterit a développé la première imprimante SLS 3D de bureau. Sinterit propose actuellement deux modèles d'imprimantes 3D: Lisa et Lisa Pro, tous deux avec la même qualité d'impression 3D industrielle. Lisa se concentre sur les utilisateurs qui débutent dans l'impression 3D SLS, tandis que Lisa Pro est l'imprimante 3D idéale pour les utilisateurs plus exigeants qui ont besoin de volumes d'impression plus élevés ou d'une plus grande variété de matériaux. En plus des imprimantes, Sinterit propose plusieurs accessoires destinés à simplifier les étapes de prétraitement et de post-traitement, ou Sinterit Studio, un logiciel complet et simple.

Lynne Maclachlan est une créatrice de bijoux anglaise qui utilise cette technologie pour fabriquer ses créations. Cette créatrice fabrique ses bijoux en polyamide et les teint ensuite manuellement en couleurs, obtenant des pièces finales très frappantes, tant en forme qu'en couleur.

Image 2. Boucles d'oreilles Helix de Lynne Maclachlan. Source: Lynne Maclachlan.

L'impression 3D SLS ou DMLS sur métaux précieux est l'une des innovations les plus importantes du secteur de la bijouterie. Cela est dû à la simplification considérable du processus de fabrication impliqué: l'impression 3D DMLS permet la fabrication directe d'une conception métallique. Ainsi, les coûts et les délais de fabrication sont réduits. Aujourd'hui, il existe déjà des imprimantes 3D DMLS capables d'imprimer sur des métaux précieux.

FDM - Modélisation par dépôts fondus

C'est peut-être la technologie d'impression 3D la moins utilisée dans le domaine de la bijouterie. En effet, avec cette technologie, vous ne pouvez pas réaliser de conceptions très complexes, ou de taille réduite de manière satisfaisante.

Cependant, selon la pièce à fabriquer, la technologie d'impression 3D FDM peut être très utile dans le domaine de la bijouterie.
Actuellement, il existe une grande variété de filaments pour l'impression 3D FDM, parmi lesquels vous pouvez trouver différents matériaux, couleurs et finitions.

À titre d'exemple de l'utilisation de cette technologie dans la fabrication de bijoux, nous aimerions souligner le travail de Comme des Machines; un atelier de fabrication durable et personnalisée grâce à l'impression 3D. Comme des Machines collabore avec la créatrice de bijoux Helena Rohner et, récemment, a également collaboré avec Mango pour concevoir une collection de bijoux imprimés en 3D.

Image 3. Pièces imprimées en 3D et collaboration en cours entre Comme des Machines et Helena Rohner. Source: Helena Rohner.

En plus des options offertes par des matériaux tels que le PLA, grâce aux filaments tels que Polycast de Polymaker, vous pouvez facilement imprimer des pièces pour la microfusion ou la coulée de cire perdue. Les pièces imprimées PolyCast peuvent être post-traitées avec la machine Polysher; avec laquelle une finition lisse et brillante est obtenue, garantissant la qualité des pièces métalliques résultantes.

Image 4. Processus de fabrication avec pièce imprimée avec PolyCast. Source: PolyMaker.

Sans aucun doute, l'impression 3D offre différentes options et solutions adaptées au secteur de la bijouterie. Ainsi, la conception et la fabrication CAD-CAM utilisant l'impression 3D dans le secteur de la bijouterie:

• Ils permettent la matérialisation de conceptions impossibles à réaliser par d'autres processus.
• Ils assurent la reproductibilité de la conception avec une grande précision et exactitude.
• Ils simplifient les processus de modification de conception, rendant le développement de variantes réalisable rapidement et efficacement (tailles de bagues, produits personnalisés, etc.).
• Grâce au rendu photoréaliste, les conceptions et variantes peuvent être montrées au client sans avoir à produire la pièce. Cette option est également très utile pour créer des portefeuilles de produits ou des catalogues.
• À de nombreuses reprises, ils simplifient le processus de fabrication; le soudage et d'autres étapes du processus de fabrication peuvent être évités.

C'est pour toutes ces raisons que la modélisation et l'impression 3D se sont forgé une niche dans le secteur de la joaillerie, et de plus en plus d'entreprises mettent en œuvre ces technologies dans leurs processus de conception et de fabrication de bijoux.