解决方案

珠宝批量化制造 - 大规模、更快、更好

应用于3D打印机的核心部件高精化和智能化,为使用升级提供了技术支撑。4K-DLP光学引擎首次应用于3D打印领域,幅面更大,表面更细腻,将原有制造能力提升几倍。多台设备、大幅面、快速高效、智能化的技术特征,大大改变生产制造方式,简化生产流程。取代原先需要开模注蜡的方式,为实现批量化生产提供了硬件支撑。

y

 


 

生产流程

 

A

 

A

 


 

从20世纪80年代开始,全球首饰产业结构开始发生变化,欧美主要保持优秀的设计水准和品牌输出,首饰加工制造产业开始向亚洲迁移,先转移到泰国和香港等地区,然后再将一部分逐步转移到中国大陆地区,现代珠宝制造业开始蓬勃发展。

目前,中国即是珠宝首饰制造大国,也是消费大国。数据显示2018年首饰行业年销售规模达7000多亿,中国的金饰需求在过去15年里增长3倍以上。目前中国还是全球最大的黄金消费国,占全球市场需求量的30%左右。

传统首饰制造流程复杂,受制造工艺的影响,首饰结构简单,制作周期长。如果是批量生产,执模后将其变为金属母版,从而制作硅胶膜并注蜡,然后继续进行倒模执模等工作,整个周期将会进一步加长[1]。

首饰制造业在精密铸造环节中, 长期使用手工起版的方法制作原模,既耗工又耗时, 技术过硬的起版师更是千金难寻。随着新技术的不断应用,很多工艺逐步从手工操作变为自动化加工,大大提高了生产效率[2]。而3D设计软件和3D打印技术的应用彻底改变了首饰设计和制造的理念。设计软件可以更快速的创造有创意的设计,而要将这些复杂的设计快速的转化为产品,就需要发挥3D打印技术的优势[3]。

 

1、3D打印技术在首饰制造行业的应用现状

先进的制造技术是 20 世纪末迅速发展起来的,3D打印技术( 也称快速原型制造或增材制造) 就是在这种背景下逐步形成并得以长足发展的。3D打印技术的发展使得产品设计、制造的周期大大缩短, 提高了产品设计、制造的一次成品率, 降低了产品开发成本, 从而给制造业带来了根本性的变化, 也迎合了首饰市场的消费需求[4]。

3D打印是一种新的增材制造方法。3D打印需要先建立打印的三维数字模型,然后将模型沿Z方向切片分解成片状结构,然后根据不同的成型原理和材料逐层构建成立体实物。数字模型可以通过三维软件设计,也可以通过三维扫描方式得到,然后处理为3D打印常用的STL/OBJ/AMF/3MF等格式。根据不同的成型材料和原理逐层构建成立体实物,也形成了不同的3D打印成型方法[5]。

3D打印技术发展的早期,首饰制造领域就开始应用3D打印技术,并逐渐发展成熟。目前3D打印已成为首饰制造中不可缺少的制造方法,同时对首饰设计也产生了重大影响[6]。在早期,3D打印机技术主要代替传统的手工雕蜡或机加工制蜡,手工雕蜡需要很高的技艺才能制作出符合设计要求的蜡型,如果设计过于复杂将会非常耗时,一旦出错将无法恢复[7]。

目前3D打印与超过一半以上的首饰制造有关,无论是间接还是直接用于首饰制造,都简化了首饰制作流程,并推动行业发展向定制化、更复杂或者独特的设计、数字化制造的方向发展。

应用于珠宝制造的3D打印技术有很多种,但目前技术最成熟应用最广的是数字光处理技术和压电喷射技术,工厂通常称使用的设备为喷树脂机和喷蜡机。他们使用的材料不同,前者多为可铸造树脂,后者则为可铸造蜡,目前大多用于起版工作。

3D打印技术的优点是可以快速制造三维原型,简化设计和制造原型的过程。但在批量化生产过程中却很难发挥作用,这主要是因为单个零件的制作成本高,制造周期长,无法和开模成型相比较。

 

2、数字光处理3D打印新技术实现批量化首饰制造

近年来树脂光处理3D打印技术发展迅速,打印更快,成型幅面更大,树脂材料更易铸造,且价格也在下降,为批量化制造创造了条件。美国Carbon公司的CLIP技术,德国Envisiontec公司的cDLM技术,通过连续拉升技术来提升打印速度。中国Totustec公司的UR系列和T系列,则着重于实现特定领域的批量化打印制造。

2.1 需求个性化设计多样化

现代人的需求变得越来越个性化,珠宝首饰不再仅仅作为财富的象征,年轻人把珠宝首饰作为装饰品,要求个性独一无二,传统工艺无法提供快速有效的制造工具支撑,设计将无从谈起[8]。也正因得此利器,设计师的设计工具也变得越来越丰富,越来越简单,尤其是近年来涌现的功能强大的3D设计软件RhinoGold、Metrix、MetrixGold等,让设计变得更简单自由。通过三维扫描得到原始数据,再进行修饰,万事万物皆可设计。

2.2硬件升级助力批量制造

应用于3D打印机的核心部件高精化和智能化,为使用升级提供了技术支撑。4K-DLP光学引擎首次应用于3D打印领域,幅面更大,表面更细腻,将原有制造能力提升几倍。多台设备、大幅面、快速高效、智能化的技术特征,大大改变生产制造方式,简化生产流程。取代原先需要开模注蜡的方式,为实现批量化生产提供了硬件支撑。基于云端的监控技术,大大减少了现场实时监测的工作量。未来可实现自动装拆工作台,彻底实现无人操作。

白蜡机是一种新型的光敏树脂连续3D打印机,因材料使用的是高含量蜡和光敏树脂混合物,经后处理后呈现白色而得名。TotusTec(托特斯)公司研发的连续3D打印机4KL150UR等机型,既大大提高了打印的速度,也可以有效减少堆叠制造过程中的层纹,表面光滑细腻,几乎不需要执模即可进行后续工序。

2.3 材料升级助力工艺优化

材料是工业生产的基础,不同的材料形成不同的3D打印技术和工艺,材料的属性影响最终产品的应用。不同于常规的单一3D打印材料,光固化树脂种类非常丰富,可提供韧性很强,或者硬度很高,或者弹性很大的树脂。

而在首饰制造过程中,失蜡铸造是应用最普遍的制作方法,尤其在批量化制造首饰中,必须先做蜡原型,再一个个的铸造成金属首饰。光固化材料中有一类树脂,利用其可燃烧低残留的特性,代替传统失蜡铸造中的铸造蜡材料。早期的可铸造树脂,虽然都可燃烧,但树脂在受热过程中热膨胀大,对于一些大而厚实的首饰,会破坏石膏模表面,导致掉粉,甚至移位错位的情况。新型的树脂蜡,俗称白蜡,是蜡和树脂的混合物,既满足了可光固化的特性,又符合低膨胀率低残留量的要求,是一种可以完全替代传统铸造蜡的材料。该方法不仅简化了工艺流程,甚至可以完全取消开模注蜡房。铸造特性的大大提升,也简化了后续手工执模的工作量,除做简单的修剪支撑处理外,其余工作可以交给机械抛光处理。

白蜡综合了蜡的易铸造性和树脂的易成型性,拥有独特的优势,为珠宝首饰批量化生产提供了技术保障。高含蜡白蜡材料CW2000,是目前市面上铸造效果最可靠的白蜡材料,已经可以广泛应用于批量化生产制造。

 

3、结语

应用于珠宝首饰制造的3D打印技术,已经越来越被珠宝人重视。设计多样化,硬件升级,以及新材料的应用,让3D打印技术大放异彩,实现批量化生产制造。除了可简化并提升传统工艺方案外,也将彻底解放设计束缚,原先天马行空的想象将不再受无法制造的困扰。数字光处理技术是在首饰制造行业应用最早也最广泛的一种3D打印技术,近几年,新材料新工艺的出现,让数字光处理技术发展更为迅速,更快更大更多成为发展趋势,3D打印首饰也开始从制造原型向批量打印转变。

 

参考文献

[1] 邹宁馨,伏永和.现代首饰工艺与设计[M].北京:中国纺织出版社,2005.

[2] 吴树玉.数字技术在当代艺术首饰中的应用[J].宝石和宝石学杂志,2015(6):44-50.

[3] 孙时琛.3D打印技术在首饰设计中的应用[D].杭州:中国美术学院,2017.

[4] 孙仲鸣,周汉利,高汉成.21 世纪首饰快速成形技术展望[J].宝石和宝石学杂志,2004,6(4):32-35.

[5] [美]胡迪·利普森,梅尔芭·库曼.3D打印:从想象到现实[M].北京:中信出版社,2013.

[6] 张曼.3D打印技术及其应用发展研究[J].电子世界,2013(13):7-8.

[7] 杜灏.3D打印:重塑珠宝行业新未来[J].中国黄金,2017(8):1.

[8] [英]伊丽莎白·奥尔弗,刘超,甘治欣 译.首饰设计[M].北京:中国纺织出版社,2004.

推荐产品

图片名称

在线留言

如果您对我们的产品感兴趣并想了解更多详情,请在此处留言,我们将尽快回复您。

提交
图片名称

在线留言

如果您对我们的产品感兴趣并想了解更多详情,请在此处留言,我们将尽快回复您。

提交