A impressão 3D no setor da joalharia

A fabricação de joias foi desde sempre um processo tradicional, apoiado por diferentes avanços tecnológicos. Até a data, nenhum avanço tecnológico teve tanto impacto no setor da joalharia como a impressão 3D ou fabricação aditiva.

Com a chegada da joalharia contemporânea, a experimentação e inovação tomam protagonismo, e o leque de materiais empregados na fabricação de joias aumenta consideravelmente; não sendo unicamente válidos os metais nobres e as pedras preciosas. Começam-se a utilizar materiais como plásticos ou tecidos, se integrando em peças de metal ou se utilizando como materiais principais.

MODELAGEM DE JOIAS: PROGRAMAS CAD-CAM

A impressão 3D no mundo da joalharia permite superar muitas das limitações intrínsecas aos processos de desenho e fabricação tradicionais.

Para fabricar uma peça de joalharia mediante impressão 3D, deve-se modelar previamente com programas CAD-CAM. Pode-se utilizar qualquer programa de desenho 3D, embora atualmente existem programas específicos para joalharia, como RhinoJewel, RhinoGold ou MatrixGold. Estes programas têm certas opções que aceleram em grande parte o processo de desenho de joias: Gemas e sistemas de fechamento prediseñados, engastes e carris com parâmetros regulables, etc.

Um exemplo de desenho e fabricação de joias com tecnologias de impressão 3D é Nervous System. Esta empresa, fundada em 2007, é um estudo de desenho generativo de joias que trabalha na interseção entre a ciência, a arte e a tecnologia. Na sua página site, o utente pode desenhar as suas próprias joias a partir da modificação de diferentes parâmetros e comprá-las impressas em 3D em nylon ou metal.

Imagem 1. Interface da plataforma de desenho Nervous System. Fonte: Nervous System.

TECNOLOGIAS DE IMPRESSÃO 3D UTILIZADAS EM JOALHARIA

Após a modelagem 3D da joia, esta deve se imprimir em 3D. As tecnologias de impressão 3D mais utilizadas no âmbito da joalharia são as seguintes:

SLA - Estereolitografía

As peças decorrentes da impressão 3D de resina têm uma grande qualidade superficial. Esta tecnologia permite imprimir desenhos que não poderiam realizar com nenhum método manual, como a talha de cera para microfusión.

A chegada de impressoras 3D de escritorio como FormLabs supôs uma autêntica revolução no setor da joalharia, devido à facilidade de uso e os extraordinários acabamentos que oferece.

FormLabs desenvolveu vários materiais orientados à impressão 3D de joias. Isto, unido a um preço acessível, supôs que muitas escolas, oficinas e fábricas de joias possam se permitir trabalhar com estas máquinas.

Atualmente existem muitos tipos de resinas para impressão 3D com tecnologia SLA. Dentro do catálogo de resinas FormLabs caberia destacar:

• Resina Castable. Desarrollado com as qualidades perfeitas para a fundição à cera perdida ou microfusión.
• Castable Wax. Devido à grande demanda da Resina Castable, FormLabs desenvolveu este material para os utentes mais exigentes. Esta resina contém um 20% de cera, o que assegura um colado sem resíduos, perfeito para conseguir resultados ótimos, podendo criar elementos de joalharia de altísimo detalhe.
• Resina Regular Negra. Desarrollado para peças de tamanho muito reduzido ou com detalhes intrincados. Esta resina é muito útil para criar peças finais ou protótipos de joias.

Vídeo 1: Joalharia impressa em 3D: Golden Century Casting. Fonte: Formlabs.

Tanto a Resina Castable como a Castable Wax, são materiais orientados à microfusión ou fundição à cera perdida. Este é o processo de fundição mais antigo do que se tem conhecimento, e permite obter réplicas de metal por médio de uma forma que se elabora a partir de um protótipo tradicionalmente modelado em cera. Normalmente utiliza-se um modelo em metal que serve como matriz. A partir desta matriz fabrica-se uma forma de borracha, que se recheia de cera para obter réplicas exatas da peça matriz.

É neste ponto onde se destaca o uso das resinas castables de FormLabs, já que permitem imprimir em 3D tantos modelos como se deseje de forma rápida e com uma precisão extrema. Assim, se suprime a necessidade de criar a matriz, a forma, e o processo de recheado da forma para obter réplicas da peça inicial. Isto repercute em uma redução importante de custos e prazos de produção.

Estas réplicas em cera ou resina castable colocam-se no interior de um recipiente tubular, que se recheia com escayola. A seguir, introduz-se em um forno, e a cera ou resina castable funde-se; dando como resultado a forma que se recheia de metal para obter as peças metálicas finais.

SLS Y DMLS - Sinterizado seletivo por laser

Entre as tecnologias de sinterizado seletivo por laser caberia distinguir dois tipos: a impressão 3D SLS de plástico e a impressão 3D DMLS em metal.

As impressoras SLS empregam principalmente pó de poliamida, um material muito estendido a nível industrial pelas suas boas propriedades mecânicas e a sua durabilidade. Além de poliamida, também podem imprimir com materiais elásticos como TPE e TPU.

A empresa polaca Sinterit desenvolveu a primeira impressora 3D SLS de escritorio. Atualmente Sinterit oferece dois modelos de impressora 3D: Lisa e Lisa Pró, ambas com a mesma qualidade industrial de impressão 3d. Lisa está focada àqueles utentes que se iniciam na impressão 3D SLS, enquanto Lisa Pró é a impressora 3D ideal para aqueles utentes mais exigentes que requerem volumes de impressão maiores ou mais variedade de materiais. Além das impressoras, Sinterit oferece múltiplos acessórios destinados a simplificar as etapas de preprocesado e após processado, ou Sinterit Studio, um software completo e singelo.

Lynne Maclachlan é uma desenhadora de joias inglesa que utiliza esta tecnologia para a fabricação dos seus desenhos. Esta desenhadora fabrica as suas joias em poliamida e posteriormente tinge-as de cores manualmente, obtendo umas peças finais muito chamativas, tanto pela forma como pelo colorido.

Imagem 2. Pendentes Helix de Lynne Maclachlan. Fonte: Lynne Maclachlan.

A impressão 3D SLS de metal ou DMLS em metais preciosos é uma das inovações mais importantes para o setor da joalharia. Isto se deve à considerável simplificação do processo de fabricação que supõe: A impressão 3D DMLS permite a fabricação direta de um desenho em metal. Assim, se reduzem custos e prazos de fabricação. Na atualidade já existem impressoras 3D DMLS com capacidade para imprimir em metais preciosos.

FDM - Modelagem por deposição fundida

Talvez esta seja a tecnologia de impressão 3D menos utilizada no âmbito da joalharia. Isto se deve a que com esta tecnologia não se podem levar a cabo desenhos muito complexos, intrincados, ou de tamanho reduzido de maneira satisfatória.

No entanto, dependendo da peça a fabricar, a tecnologia de impressão 3D FDM pode resultar muito útil no âmbito da joalharia.
Na atualidade existe uma grande variedade de filamentos para impressão 3D FDM, entre os que se podem encontrar diferentes materiais, cores e acabados.

Como exemplo do emprego desta tecnologia na fabricação de joias, gostaríamos de destacar o trabalho de Comme des Machines; um estudo de fabricação sustentável e personalizada através da impressão 3D. Comme dês Machines colabora com a desenhadora de joias Helena Rohner e, recentemente, também realizou uma colaboração com Cabo, desenhando uma coleção de joias impressas em 3D.

Imagem 3. Peças impressas em 3D e pendentes da colaboração entre Comme dês Machines e Helena Rohner. Fonte: Helena Rohner.

Além das opções que oferecem materiais como o PLA, graças a filamentos como PolyCast de Polymaker, se podem imprimir de maneira singela peças destinadas à microfusión ou fundição à cera perdida. As peças impressas com PolyCast podem submeter-se a pós-processado com a máquina Polysher; com a que se consegue um acabamento liso e brilhante, garantindo a qualidade das peças metálicas decorrentes.

Imagem 4. Processo de fabricação com peça impressa com PolyCast. Fonte: PolyMaker.

Sem dúvida, a impressão 3D oferece diferentes opções e soluções orientadas ao setor da joalharia. Assim, o desenho CAD-CAM e a fabricação mediante impressão 3D no setor da joalharia:

• Permitem a materialización de desenhos que seria impossível de levar a cabo mediante outros processos.
• Asseguram a replicabilidad do desenho com grande precisão e exatidão.
• Simplificam os processos de modificação de um desenho, fazendo viável o desenvolvimento de variantes de forma rápida e efetiva (talhas de anéis, produtos personalizados, etc.).
• Graças ao renderizado fotorrealista, podem-se mostrar ao cliente desenhos e variantes sem necessidade de produzir a peça. Esta opção também é muito útil para a criação de portafolios ou catálogos de produto.
• Em muitas ocasiões, simplificam o processo de fabricação; podendo evitar-se soldaduras e outros passos do processo de fabricação.

É por todo isso que a modelagem e a impressão 3D se abriram um espaço no setor da joalharia, e a cada vez mais empresas implementam estas tecnologias nos seus processos de desenho e fabricação de joias.