Maîtriser l'impression 3D de bijoux : Guide complet pour débutants

Avec la croissance des technologies de fabrication additive, peu d'industries ont montré autant de promesses que la production de bijoux. L'impression 3D permet la création de formes novatrices dans ces accessoires de mode avec une gamme complète de moules et parfois le traitement direct des matériaux. La fabrication additive a aussi donné aux fabricants la capacité de tester et prototyper rapidement et précisément des designs pour divers accessoires.

Les méthodes traditionnelles de fabrication de bijoux requéraient soit l'artisanat manuel, soit la fonte à la cire perdue, toutes deux plus sujettes à l'erreur humaine et souvent plus lentes que l'impression 3D. Cela offre des opportunités uniques dans la fabrication additive, qui offre non seulement la précision machine mais une bien meilleure répétabilité et facilité d'utilisation. Elle apporte aussi une numérisation accrue pour une reproduction et un développement de motifs bien plus faciles.

Cependant, même avec des délais réduits et ce contrôle accru sur la forme finale, il reste plusieurs considérations lors du choix de vos outils d'impression 3D. Il existe plusieurs façons d'imprimer des bijoux, chacune avec ses avantages et inconvénients, technologies et options logicielles. Cet article vise à éclairer chacun de ces facteurs.

Approches d'impression

Globalement, toutes les méthodes et technologies d'impression de bijoux se divisent en deux grandes catégories : l'impression 3D directe et indirecte. La première est exactement ce qu'elle semble être : imprimer directement le bijou avec les matériaux finaux. Les méthodes indirectes, elles, construisent un moule ou un modèle de fonderie pour le processus de production du bijou, utilisant des matériaux comme le plâtre ou les cires.

L'impression directe implique le plus souvent le frittage ou la fusion laser sélective (SLS/SLM) et est bien moins courante que la création de moules ou modèles. Elle a ses avantages en permettant une gamme plus large de possibilités en termes de forme, que les méthodes reposant sur moules ne peuvent créer. Cependant, elle reste beaucoup moins populaire.

Plusieurs facteurs prohibitifs empêchent l'impression directe de gagner en popularité, mais le principal est que la technologie peut être coûteuse, reposant souvent sur des machines à 100 000 $. Bien que des machines moins chères existent, elles n'ont souvent pas le volume de construction nécessaire pour l'impression professionnelle de bijoux.

Un autre problème prohibitif est que les matériaux pour bijoux sont chers et les poudres pour ceux-ci le sont aussi, surtout que de nombreuses formes de fusion et frittage créent beaucoup de déchets. De même, les méthodes laser rencontrent des problèmes avec les matériaux très réfléchissants, comme l'or et l'argent. Bien que pas impossible, cela les rend plus fastidieuses que les méthodes traditionnelles et l'impression indirecte.

L'impression indirecte repose souvent sur la fonte à la cire perdue, la méthode la plus populaire pour imprimer des bijoux en 3D. Cela ne signifie pas produire directement des bijoux finis, mais plutôt imprimer en 3D des modèles en cire hautement détaillés de divers bijoux, qui serviront ensuite à faire des moules.

Elle combine l'impression 3D avec les techniques traditionnelles de fabrication de moules, utilisant souvent de la cire ou du plâtre. Cela requiert d'imprimer le modèle fondu en résine, en utilisant soit la stéréolithographie (SLA), soit le traitement numérique de la lumière (DLP). Ensuite, le modèle imprimé est recouvert de plâtre pour créer le moule. Une fois le plâtre pris, la résine est évacuée et le métal liquide est coulé.

De là, c'est un processus de moulage métallique traditionnel : attendre que le moule durcisse, puis le placer dans un environnement haute température. Une fois le métal solidifié, le moule peut être retiré. L'utilisateur doit alors extraire la pièce soigneusement et appliquer des étapes de post-traitement comme le polissage ou plus.

Le plus grand avantage de cette méthode est qu'on n'a pas besoin d'une forme spéciale du métal pour créer des bijoux et presque n'importe quel métal peut être utilisé. Cela permet aussi une production bien plus rapide que les modes traditionnels, même si cela peut sembler complexe. Les moules créés peuvent être de très haute valeur ou avoir des qualités que les méthodes traditionnelles ne peuvent reproduire, et en plus les modèles pour le moulage peuvent être facilement reproduits quand nécessaire.

Technologies

Il y a plusieurs technologies dans l'impression indirecte et le modélage de moules qui méritent mention. SLA et DLP sont toutes deux courantes pour créer des modèles de moules, mais il y a des différences clés à considérer. D'une part, comme les imprimantes DLP doivent loger des projecteurs, elles sont généralement plus grandes que les imprimantes SLA. Les deux utilisent généralement des photopolymères et peuvent atteindre des niveaux stupéfiants de complexité et précision, avec beaucoup de matériaux dédiés particulièrement pour les moules de bijoux.

Côté SLA, la Formlabs Form 2 est très populaire chez les joailliers et fabricants. Elle offre un système d'impression stéréolithographique abordable et de haute qualité, idéal pour les modèles de moulage. La résine Castable de Formlabs assure aussi que ces impressions permettront de meilleurs modèles.

Côté prix, si les machines DLP peuvent être moins chères pour le grand public, les machines haut de gamme des deux technologies peuvent atteindre des prix à 5 chiffres. Certaines machines offrent des sous-technologies spécialisées dans la fabrication de bijoux. Un exemple est le dispositif Vida cDLM d'EnvisionTEC. Sa technologie Continuous Digital Light Manufacturing (cDLM) offre haute résolution et haute vitesse. De telles technologies peuvent aussi réduire le besoin de structures de support, meaning moins de soucis de finition.

Un autre ensemble d'imprimantes dédiées aux bijoux sont la série S de Solidscape, avec les S300, S350 et S390. Ces machines sont différentes car elles impriment directement des modèles en cire. Elles utilisent la technologie Solidjet offrant des impressions plus rapides avec une fiabilité raisonnable. L'entreprise propose aussi des matériaux dédiés avec supports dissolvables mains-libres qui fonctionnent en tandem pour produire des pièces précises et faciles à retirer. Elles opèrent aussi avec des matériaux non-toxiques, donc pas besoin de gants.

https://youtu.be/Iy15UN_fuOA

Des machines dédiées à l'impression directe de bijoux, bien que rares, existent. Cooksongold a eu du succès sur ce front, hébergeant même diverses collections avec des créateurs de bijoux. Leur M 080 Direct utilise la technologie de frittage laser direct de métal (DMLS) et peut traiter les bijoux sans moules. L'imprimante travaille bien l'or et le platine comme démontré lors de diverses expositions. Elle fonctionne en fondant de la poudre métallique fine avec un laser pour créer des géométries extrêmement complexes comme des surfaces libres, sections creuses et pièces articulées.

Logiciels

En utilisant un flux de travail numérique, les utilisateurs peuvent appliquer des outils logiciels CAO et créer leurs propres designs numériquement, les reproduisant avec une imprimante 3D. Cela leur permet de façonner les motifs qui formeront ensuite le moule lui-même. Après brûlage du modèle positif, le processus suit le même chemin que la fonderie traditionnelle. Cette méthode est utile car elle élimine beaucoup d'étapes manuelles attendues avec la fonderie traditionnelle. Elle élimine aussi certaines étapes chronophages et le design lui-même est bien plus facile à reproduire, modifier et réimprimer à volonté.

Mis à part les habituels comme TinkerCAD, il existe plusieurs logiciels utiles pour imprimer divers modèles de moules de bijoux, même si le logiciel original n'était pas destiné à la joaillerie. Les logiciels de bijouterie peuvent être chers, mais offrent beaucoup en termes de création plus rapide ou designs complexes.

https://youtu.be/R_EzGNdLe_w

Rhino3D est un logiciel populaire souvent utilisé en architecture et design industriel, mais il a une version dédiée purement pour la bijouterie appelée RhinoGold. Il permet des designs complexes pour pièces très détaillées, avec un large choix de composants et add-ons pour combinaisons comme boucles d'oreilles, bracelets, pendentifs, alliances, etc. On peut construire son modèle entièrement de zéro ou utiliser des modèles et outils intégrés pour créer plus vite ou plus complexe. RhinoGold inclut modules de modélisation et de gravure, en faisant un logiciel efficace pour créer des modèles 3D de bijoux. Le Rhinoceros original est aussi populaire chez les joailliers, ainsi que RhinoJewel.

Matrix est, pareillement, aussi pour la bijouterie. C'est généralement considéré comme un outil très complexe, non conseillé aux débutants. Cependant, il permet des designs très intéressants et uniques et a beaucoup des mêmes fonctionnalités que Rhino. Le constructeur étape par étape permet une exploration créative poussée.

Côté plus facile du spectre des logiciels de design bijoux, on trouve 3Design. Son interface et ses graphismes s'inspirent de la technologie des jeux vidéo, ce qui aide le logiciel à produire des simulations photo-réalistes de l'impression finale. 3Design est facile à maîtriser, mais cela ne veut pas dire qu'il ne peut pas produire des accessoires et articles de mode intéressants.

JewelCAD est un autre modélisateur solide de surfaces libres 3D offrant de puissants outils de modélisation avec beaucoup de liberté ouverte pour créer des designs artistiques et stylés. JewelCAD est très populaire chez les fabricants de bijoux en Asie. On comprend pourquoi : ses outils sont flexibles et intuitifs, facilement apprenables et utilisables avec un peu d'effort.

Il existe tout un tas d'autres solutions logicielles, et beaucoup qui ne sont pas destinées à la bijouterie mais peuvent faire le travail. Il est préférable d'utiliser les outils que vous connaissez le mieux car ils peuvent être à la fois chronophages à apprendre et chers. Si vous avez un logiciel de modélisation que vous connaissez déjà, mieux vaut rester dessus.