Révolutionner le design de bijoux : La puissance de l'impression 3D

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 fabrication additive.

Avec l'arrivée de la bijouterie contemporaine, l'expérimentation et l'innovation prennent le devant de la scène, 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 comme les plastiques ou les tissus commencent à être utilisés, s'intégrant dans des pièces métalliques ou étant utilisés comme matériaux principaux.

MODÉLISATION DE BIJOUX : LOGICIELS CAD-CAM

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

Pour fabriquer un bijou en utilisant l'impression 3D, il doit être modélisé au préalable avec des logiciels CAD-CAM. Tout logiciel de design 3D peut être utilisé, bien qu'il existe actuellement des logiciels spécifiques pour la bijouterie, comme RhinoJewel, RhinoGold ou MatrixGold. Ces programmes ont certaines options qui accélèrent grandement le processus de design de bijoux : pierres précieuses et systèmes de fermeture prédéfinis, sertissages et rails avec paramètres ajustables, etc.

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

Image 1. Interface plateforme de design Nervous System. Source : Nervous System.

TECHNOLOGIES D'IMPRESSION 3D UTILISÉES EN BIJOUTERIE

Après la modélisation 3D du bijou, il faut l'imprimer en 3D. Les technologies d'impression 3D les plus utilisées dans le domaine de la bijouterie sont les suivantes :

SLA - Stéréolithographie

Les pièces résultant de l'impression 3D résine ont une haute qualité de surface. Cette technologie permet d'imprimer des designs qui ne pourraient pas être faits avec aucune méthode manuelle, comme la cire à modeler pour la microfusion.

L'arrivée d'imprimantes 3D de bureau comme FormLabs a été une vraie révolution dans le secteur de la bijouterie, grâce à la facilité d'utilisation et aux finitions extraordinaires qu'elle offre.

FormLabs a développé divers matériaux orientés vers l'impression 3D de bijoux. Cela, ensemble avec un prix abordable, a fait que de nombreuses écoles, ateliers et usines de bijouterie peuvent se permettre de travailler avec ces machines.

Actuellement, il existe de nombreux types de résines pour l'impression 3D avec la technologie SLA. Le catalogue de résines FormLabs devrait inclure :

• Résine calcinable (Castable resin). Développée avec les qualités parfaites pour la fonderie à cire perdue ou coulée.
• Cire calcinable (Castable Wax). En raison de la forte demande pour la résine calcinable, FormLabs a développé ce matériau pour les utilisateurs les plus exigeants. Cette résine contient 20 % de cire, ce qui assure une coulée sans résidus, parfaite pour obtenir des résultats optimaux, pouvant créer des éléments de bijouterie hautement détaillés.
• Résine standard noire (Black Standard Resin). Développée pour des pièces très petites ou avec des détails complexes. Cette résine est très utile pour créer des pièces finales ou des prototypes de bijoux.

À la fois la résine calcinable (Castable Resin) et la cire calcinable (Castable Wax) sont des matériaux orientés vers la microfusion ou cire perdue. C'est le plus ancien procédé de fonderie connu, et il permet d'obtenir des répliques métalliques au moyen d'un moule fait à partir d'un prototype traditionnellement modelé en cire. Normalement, un modèle en métal est utilisé qui sert de matrice. De cette matrice, un moule en caoutchouc est fabriqué, qui est rempli de cire pour obtenir des répliques exactes de la pièce matrice.

C'est à ce point que l'utilisation des résines calcinables FormLabs se distingue, car elles permettent d'imprimer des modèles 3D rapidement et avec une précision extrême. Ainsi, la nécessité de créer la matrice, le moule, et le processus de remplissage du moule pour obtenir des répliques de la pièce initiale est éliminée. Cela entraîne une réduction significative des coûts et des temps de production.

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

SLS ET DMLS - Frittage sélectif par laser

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

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, elles peuvent aussi imprimer avec des matériaux élastiques comme le TPE et le TPU.

L'entreprise polonaise Sinterit a développé la première imprimante 3D SLS de bureau. Sinterit propose actuellement deux modèles d'imprimantes 3D : Lisa et Lisa Pro, toutes deux avec la même qualité d'impression 3D industrielle. Lisa est axée sur les utilisateurs qui débutent en impression 3D SLS, tandis que Lisa Pro est l'imprimante 3D idéale pour les utilisateurs plus exigeants qui nécessitent des volumes d'impression plus élevés ou une plus grande variété de matériaux. En plus des imprimantes, Sinterit offre de multiples accessoires destinés à simplifier les étapes de pré et post-traitement, ou Sinterit Studio, un logiciel complet et simple.

Lynne Maclachlan est une designer de bijoux anglaise qui utilise cette technologie pour fabriquer ses designs. Cette designer fabrique ses bijoux en polyamide et les teint ensuite manuellement en couleurs, obtenant des pièces finales très frappantes, tant par la forme que par la couleur.

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

L'impression 3D métal SLS ou DMLS sur métaux précieux est l'une des innovations les plus importantes pour le secteur de la bijouterie. Cela est dû à la simplification considérable du processus de fabrication impliquée : l'impression 3D DMLS permet la fabrication directe d'un design en métal. Ainsi, les coûts et les temps de fabrication sont réduits. Aujourd'hui, il existe déjà des imprimantes 3D DMLS avec la capacité d'imprimer sur métaux précieux.

FDM - Dépôt de filament fondu

Peut-être est-ce la technologie d'impression 3D la moins utilisée dans le domaine de la bijouterie. C'est parce qu'avec cette technologie, on ne peut pas réaliser de manière satisfaisante des designs très complexes, complexes ou de taille réduite.

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 on peut trouver différents matériaux, couleurs et finitions.

Comme exemple d'utilisation de cette technologie en bijouterie, nous voudrions souligner le travail de Comme des Machines ; un studio de fabrication durable et personnalisée par impression 3D. Comme des Machines collabore avec la designer de bijoux Helena Rohner et, récemment, a également collaboré avec Mango, en concevant une collection de bijoux imprimés en 3D.

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

En plus des options offertes par des matériaux comme le PLA, grâce à des filaments comme Polycast de Polymaker, vous pouvez facilement imprimer des pièces destinées à la microfusion ou cire perdue. Les pièces imprimées avec 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 orientées vers le secteur de la bijouterie. Ainsi, la conception et la fabrication CAO-FAO en utilisant l'impression 3D dans le secteur de la bijouterie :

• Permettent la matérialisation de designs qui seraient impossibles à réaliser par d'autres processus.
• Assurent la réplicabilité du design avec une grande précision et exactitude.
• Simplifient les processus de modification de design, rendant le développement de variantes réalisable rapidement et efficacement (tailles de bagues, produits personnalisés, etc.).
• Grâce au rendu photoréaliste, les designs et variantes peuvent être montrés au client sans avoir à produire la pièce. Cette option est aussi très utile pour créer des portefeuilles de produits ou des catalogues.
• En de nombreuses occasions, elles simplifient le processus de fabrication ; la soudure et d'autres étapes du processus de fabrication peuvent être évitées.

C'est pour toutes ces raisons que la modélisation et l'impression 3D se sont taillé une place dans le secteur de la bijouterie, et de plus en plus d'entreprises implémentent ces technologies dans leurs processus de design et fabrication de bijoux.