Impression 3D en 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 joaillerie que l'impression 3D ou la fabrication additive .

Avec l'arrivée des bijoux contemporains , l'expérimentation et l'innovation prennent le devant de la scène, et la gamme des matériaux utilisés dans la fabrication des bijoux s'enrichit considérablement; non seulement les métaux nobles et les pierres précieuses sont valables. Matériaux tels que plastiques ou tissus commencent à être utilisés, s'intégrant dans
des pièces métalliques ou étant utilisés comme matériaux principaux.

MODÉLISATION DE BIJOUX :PROGRAMMES CAD-CAM

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

Pour fabriquer un bijou en impression 3D, il doit être préalablement modélisé avec des programmes CAD-CAM . N'importe quel 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 disposent de certaines options qui accélèrent considérablement le processus de conception des bijoux :pierres précieuses et systèmes de fermeture préconçus, sertissages et rails avec paramètres ajustables, etc.

Un exemple de conception et de fabrication de bijoux avec des technologies d'impression 3D est le système nerveux . Cette société, 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 du nylon ou du métal.

Image 1. Interface de la plate-forme de conception du système nerveux. Source :Système nerveux.

TECHNOLOGIES D'IMPRESSION 3D UTILISÉES EN BIJOUX

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

SLA - Stéréolithographie

Les pièces issues de l'impression 3D résine ont une haute qualité de surface . Cette technologie vous permet d'imprimer des motifs qui ne pourraient être réalisés avec aucune méthode manuelle, comme le moulage à la cire pour la microfusion.

L'arrivée des 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. Ceci, combiné à un prix abordable, a permis à de nombreuses écoles, ateliers et fabriques de bijoux de pouvoir 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 des résines FormLabs doit inclure :

• Résine coulable. Développé avec les qualités parfaites pour le moulage à la cire perdue ou le moulage.
• Cire coulable. En raison de la forte demande de Castable Resin, 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, en 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.

La Castable Resin et la Castable Wax sont toutes deux des matériaux destinés à la microfusion ou à la coulée de cire perdue . C'est le plus ancien procédé de fonderie connu, il permet d'obtenir des répliques métalliques au moyen d'un moule réalisé à partir d'un prototype traditionnellement modelé 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 ils permettent d'imprimer des modèles 3D en 3D rapidement et avec une extrême précision. 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. Il en résulte une réduction significative des coûts et des délais de production .

Ces répliques en cire ou en résine calcinable 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 et DMLS - Frittage laser sélectif

Deux types de technologies de frittage laser sélectif ont pu être distingués :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, ils peuvent également imprimer avec des matériaux élastiques tels que le TPE et le TPU.

La société 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 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 de multiples 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 ensuite les teint manuellement en couleurs, obtenant des pièces finales très frappantes, à la fois en forme et en couleur.

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

Métal L'impression 3D SLS ou DMLS sur métaux précieux est l'une des innovations les plus importantes pour le secteur de la joaillerie. 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 des dépôts en fusion

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 manière satisfaisante des conceptions très complexes, compliquées ou de taille réduite.

Cependant, selon la pièce à fabriquer, la technologie d'impression 3D FDM peut s'avérer très utile dans le domaine de la joaillerie. et finitions.

Comme exemple de l'utilisation de cette technologie dans la fabrication de bijoux, nous voudrions souligner le travail de Comme des Machines; une étude 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, en concevant 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 comme le PLA, grâce à des filaments comme le Polycast de Polymaker, vous pouvez facilement imprimer des pièces destinées à la microfusion ou à la fonte à la cire perdue. Les pièces imprimées PolyCast peuvent être post-traitées avec la machine Polysher; avec lequel une finition lisse et brillante est obtenue, garantissant la qualité des pièces métalliques résultantes.

Image 4. Processus de fabrication avec une 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, conception et fabrication CAD-CAM utilisant l'impression 3D dans le secteur de la bijouterie :

• Ils permettent la matérialisation de conceptions qui seraient impossibles à réaliser par d'autres processus.
• Ils garantissent la réplicabilité de la conception avec une grande précision et exactitude.
• Ils simplifient les processus de modification de conception, rendant le développement de variantes faisable rapidement et efficacement (tailles de bague, produits personnalisés, etc.).
• Grâce au rendu photoréaliste, les conceptions et les variantes peuvent être présentées 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 taillées une place 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.