چاپ سه بعدی در آغاز با هدف ایجاد نمونه‌های اولیه پا به عرصه گذاشت. دامنه‌ی این تکنولوژی با گذشت زمان، افزایش تقاضا، خلاقیت و قدرت تطابق بالای آن، گسترش یافت و پرینت سه بعدی جواهرات روی کار آمد. این فناوری یکی از مقرون به صرفه‌ترین انتخاب‌ها برای کارآفرینان و صنایعی‌ست که در پی آشکارسازی پتانسیل واقعی تکنولوژی هستند. راه‌اندازی یک کسب‌وکار مبتنی بر فناوری پرینت سه بعدی تا سال‌های زیادی مانند یک رویا به نظر می‌رسید اما امروزه می‌بینیم که پرینترهای سه بعدی حتی به فروشگاههای کوچک هم راه پیدا کرده و برای کسب حداکثر سود مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله صنایعی که تکنولوژی چاپ سه بعدی در آن با استقبال زیادی روبروست صنعت طلا و جواهرسازی است.
از آنجا که تشخیص تفاوت بین جواهرات دست‌ساز و جواهرات ساخته شده با چاپگر سه بعدی طلا بسیار دشوار است دور از ذهن نیست که انتظار داشته باشیم به زودی این پرینترهای سه بعدی به جریان اصلی ساخت جواهرات تبدیل شوند.
مزایای استفاده از چاپگر سه بعدی برای طلاسازی
ساخت جواهرات همیشه بازار بزرگی بوده و همچنان که مسیر توسعه‌ی خود را طی می‌کند، فضا را برای تسخیر فناوری‌‌های جدید هم باز می‌کند. اگرچه روش‌های سنتی برای ساخت جواهرات هنوز هم بیشترین درصد تجارت در سراسر جهان را به خود اختصاص می‌دهند اما نیاز به خدمات بهتر و طراحیهای سریع‌تر، چاره‌ای جز انطباق با تقاضای روز‌افزون برای این صنعت باقی نگذاشته است. با گذشت زمان تعداد بیشتری از طراحان صنعت طلا و جواهر به پرینت سه بعدی روی آوردند.
بزرگترین مزیت بکارگیری پرینت سه بعدی این است که فرآیند تولید را آسان نموده و پس از تولید فایل STL دیگر نیازی به پیگیری طراحان در قسمت نهایی نیست. بین جواهرات طراحی شده با یک فایل STL هیچ تفاوتی وجود ندارد ولی میان جواهراتی که به صورت دست‌ساز تهیه می‌شوند همیشه تفاوت‌‌هایی وجود دارد.
امکان ایجاد طرحهای پیچیده
ساخت جواهرات به روش سنتی و با ماشین‌های CNC با چالش‌های زیادی روبروست در صورتی که استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی هیچ مانع و محدودیتی در تولید جواهرات ایجاد نمی‌کند و می‌توان با آن طرحهای پیچیده‌ای که عملا با روش سنتی امکان‌پذیر نیست را به راحتی تولید کرد.
امکان چاپ چند نمونه در یک زمان
با استفاده از چاپگرهای سه بعدی می‌توان چندین طرح را به طور همزمان چاپ کرد.
دارای قابلیت تنظیم
با نهایی شدن فایل CAD، دیگر برای تغییرات جزئی نیاز به ایجاد فایل جدید نیست و می‌توان تغییرات را در همان فایل اولیه اعمال کرد.
صرفه‌جویی در زمان
بسیاری از مشتریان، هفته‌‌ها برای خرید طرحهای منتخب خود منتظر می‌مانند و نمی‌دانند که صنعت با چه سرعتی در حال رشد است. و همیشه کسانی که توانستند در اولین فرصت خدمات خود را به مشتریان ارائه دهند برنده‌ی بازی بودند.
مدل‌سازی آسان
بدون اتلاف وقت و مواد می‌توان نمونه‌های اولیه را به راحتی با پرینت سه بعدی ایجاد کرد. کافی‌ست به تغییرات احتمالی که ممکن است پس از آماده شدن نمونه اولیه نیاز داشته باشید فکر کنید. با روش‌های سنتی باید هر مرحله را از ابتدا طی کنید. در صورتی که با پرینت سه بعدی فقط کافی‌ست تغییراتی در فایل CAD ایجاد نمایید. بنابراین ارزان و مقرون به صرفه است و نیاز به صرف ساعات کاری اضافه برای آن نیست.
کاربردهای پرینت سه بعدی در جواهرسازی
تست مدلهای ساخته شده برای ارزیابی
ساخت مدلهای کافی برای ارزیابی سریع توسط تجهیزات چاپ سه بعدی، در مراحل ابتدایی تولید نه تنها باعث صرفه جویی در زمان می‌شود بلکه نقص طراحی را نمایش می‌دهد.
تست مونتاژ و عملکرد
با تست مونتاژ و عملکرد محصول پس از ساخت آن ضمن بهینه شدن عملکرد محصول، هزینه تولید، کاهش یافته و پذیرش بازار از محصول ارتقا می‌یابد.
سفارشی‌سازی محصول
چاپگرهای سه بعدی با کارایی بالا به خریدار کمک می‌کند تا سریعا به تقاضای سفارشی مشتری پاسخ دهد. این مزیت موجب شده بازاری پیشرفته همچون جواهرات، به تصرف این تکنولوژی درآید.
تولید مستقیم قطعات جواهر
با فناوری چاپ سه بعدی امکان تولید جواهرات در طرح‌ها و مدلهای گوناگون به صورت مستقیم فراهم است.
تولید مدلهای مومی پرینت شده
تکنولوژی چاپ سه بعدی با حذف مراحل پیچیدهی سنتی، تولید مدلهای مومی را سرعت بخشیده است.
دلایل عدم تمایل به استفاده از پرینتر سه بعدی جواهرات
عدم لمس با دست
جواهرسازی به عنوان یکی از مشاغل پرطرفدار از ادوار گذشته همراه بشر بوده و جواهرسازان احساس می‌کنند که استفاده از پرینت سه بعدی در فرایند تولید، امکان لمس جواهر و طلا از بین می‌برد. آن دسته از فلزاتی که قرار است برای ساخت جواهرات حکاکی شوند به شدت به مهارت‌‌های دست‌ورزی جواهرساز وابسته است که با روی کار آمدن پرینترهای سه بعدی، امتیاز استفاده از دست از بین می‌رود.
چالش‌های دانش فنی
بکارگیری تکنیک چاپ سه بعدی دانش خاص خود را می‌طلبد. از این رو یادگیری نحوه‌ی کار با چاپگر سه بعدی قبل از پرداختن به آن ضروری است. برای کسب حداکثر سود از این فناوری، باید محدودیت‌ها و روش‌های جبران این چالش‌ها را درک کرد. ناگفته نماند که چنین چالش‌هایی موجب می‌شود تا بسیاری از طراحان جواهرات از ایده‌‌ی استفاده از چاپگرهای سه بعدی غافل شوند.
هزینه‌ی راه‌اندازی اولیه
هزینه‌ی راه‌اندازی اولیه‌ی پرینترهای سه بعدی و ترس از اینکه آیا راه‌اندازی اولیه جواب می‌دهد یا خیر منجر شده تا جواهرسازان به سبک قدیمی تولید جواهرات پایبند باشند.
نحوه‌ی مبارزه با چالش‌های پرینت سه بعدی
علی رغم همه‌ی چالش‌های موجود، خبر خوب این است که الهام همیشه از سوی طراح است. در واقع طراحی مدلهای سه بعدی جواهراتی که در نهایت چاپ می‌شوند به دست انسان صورت می‌گیرد، نه یک ماشین، و استفاده از پرینتر سه بعدی در واقع راهی برای افزایش سرعت تولید است.
علاوه بر این، برخی از مراحل چاپ و پرداخت پس از آن نیاز به مداخله دستی دارد و هیچ قدمی بدون مداخله‌ی انسان پیش نمی‌رود.
نکته‌ی دیگر، سهولت استفاده از نرم‌افزارها و ابزارهای طراحی‌ست که موجب می‌شود افراد بیشتری در فرایند طراحی مشارکت داشته باشند. گذشته از این‌ها دوره‌های آنلاین و مفیدی برای مبتدیان و کارشناسان، جهت یادگیری کار با انواع پرینترهای سه بعدی نیز در دسترس است.
در ادامه مروری بر تمام آنچه که برای پرینت سه بعدی جواهرات نیاز است از فلزات مورد استفاده و بهترین نرم‌افزارهای طراحی گرفته تا نحوه‌ی پرینت سه بعدی جواهرات و فرآیندهای پس از آن مانند تکمیل نهایی و جلا دادن قطعات را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
فلزات مورد استفاده برای جواهرسازی
طیف وسیع مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی یکی از دلایلی‌ست که استفاده از این فناوری را برای طراحان جواهرات آسان‌تر کرده است.
متداول‌ترین فلزاتی که در جواهرسازی بکار می‌روند شامل:
برنج
برنج آلیاژی از مس و روی است و از آنجایی که در رنگ‌های متنوع موجود است در بین سازندگان جواهرات محبوب است. فلز برنج را می‌توان به روش‌های مختلفی استفاده کرد. به عنوان مثال می‌توان قبل از چاپ جواهرات با مواد گران‌قیمت مینیاتورهایی با جزئیات پیچیده، مجسمه یا مدلهای نمایشی را به چاپ رساند. استریولیتوگرافی رایج‌‌ترین تکنیک چاپ سه بعدی است که می‌توان برای چاپ جواهرات برنجی از آن استفاده کرد.
نقره
نقره از جمله فلزات نرمی است که در رنگ‌های مختلف موجود است و چندان بادوام نیست. از این رو برای استفاده از آن و حفظ قابلیت‌‌هایش، در ترکیب با فلزات دیگر به صورت آلیاژ درمی‌آید. نقره طی فرآیند پرداخت درخشان‌تر می‌شود.
طلا
یکی از فلزات مورد استفاده در طراحی جواهرات، طلاست. طلا فلزی بسیار محبوب است و البته قیمت بالاتری نسبت به جواهراتی که با نقره یا فلزات دیگر طراحی می‌شوند دارد. طلا نیز مانند نقره نرم بوده و استحکام کمی دارد به همین دلیل برای ساخت جواهرات آن را به صورت آلیاژ در می‌آورند.
برنز
برنز نیز همانند برنج آلیاژی‌ست که عمدتا از مس ساخته می‌شود اما قوی‌تر از سایرین است و به لحاظ هزینه هم مقرون به صرفه است. مناسب‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین راه برای چاپ جواهرات مسی، استفاده از چاپگر سه بعدی مبتنی بر استریولیتوگرافی است.
جدای از فلزات فوق، جواهرسازان همچنین از پلی‌آمید، آلومید، پلاستیک انعطاف‌پذیر، سرامیک و بسیاری مواد دیگر برای چاپ سه بعدی جواهرات استفاده می‌کنند.
مراحل پرینت سه بعدی جواهرات
طراحی جواهرات
اولین مرحله در تولید طلا و جواهر طراحی است. اینجاست که نرم‌افزارهای گوناگون بسته به پتانسیل و کارایی که دارند وارد عمل می‌شوند.
Firestorm CAD: با اینکه یک نرم‌افزار تخصصی برای طراحی جواهرات محسوب می‌شود اما کاربری آن، بسیار آسان بوده و استفاده از آن منوط به افراد متخصص نیست. در این نرم‌افزار بیشمار ابزار ویرایشی وجود دارد.
علاوه بر CAD نرم‌افزارهای دیگری وجود دارند که برای ساخت الگوهای مختلف قالب جواهرات مفید است.
Matrix: یکی دیگر از نرم‌افزارهای پیچیدهی طراحی matrix است که به دلیل وجود ابزارهای متنوع، محبوب است و بری جواهرسازان حرفه‌ای طراحی شده است.
Rhino3D: این مورد از نرم‌افزارهای محبوب در معماری و طراحی صنعتی است که نسخه‌ی اختصاصی آن به نام Rhinogold صرفا برای جواهرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. امکان طراحی بسیار دقیق جواهرات با این ابزار فراهم است.
Sculptris: ابزاری است که برای ایجاد قطعات ارگانیک استفاده می‌شود و ساخت قطعات و مدل‌ها با رزولوشن بالا را امکان‌پذیر می‌سازد.
3D Design: دارای رابط برای رندر طرح نهایی است که امکان ایجاد تصاویر واقعی از مدلهای سه بعدی طراحی شده را فراهم می‌کند. این نرم‌افزا برای جواهرسازان بسیار حرفه‌ای بوده و امکان طراحی سه بعدی اشیا با جزئیات زیاد را فراهم می‌کند.
پرینت سه بعدی جواهرات
پس از طراحی، نوبت به چاپ می‌رسد. به این منظور طرح نهایی را به فرمت stl استخراج نموده و فایل نهایی را برای چاپ به چاپگر سه بعدی می‌سپاریم. تکنیک‌های مربوط به پرینت سه بعدی جواهرات بر دو قسم است: ریخته‌گری و دیگری چاپ مستقیم.
ریخته‌گری
ریخته‌گری روشی‌ست که به طور گسترده برای پرینت سه بعدی جواهرات از آن استفاده می‌شود و شامل مراحل زیر است:
- تشکیل الگوهای مختلف
در ابتدا این الگوها با ریختن موم درون قالب فلزی ساخته می‌شدند که با روی کار آمدن پرینترهای سه بعدی قالب به طور مستقیم با استفاده از رزین یا موم ریخته‌گری چاپ می‌شوند.
- مونتاژ قالب
مرحله‌ی بعد آماده‌سازی درختی متشکل از قالب‌های نهایی شده در مرحله‌ی قبل است. هدف از تهیه‌ی درخت این است که بتوان چندین قسمت را به طور همزمان ریخته‌گری کرد.
- ساخت پوشش
درخت ریخته‌گری را چندین بار در دوغاب فرو برده و خارج می‌کنیم تا کاملا به آن آغشته شود سپس اجازه می‌دهیم تا خشک شود. در نهایت روی آن با پوشش سرامیکی پوشانده می‌شود.
- ذوب
قالب پوشیده شده با سرامیک را داخل کوره قرار داده تا موم اضافی ذوب شود.
- ریختن موم ریخته گری
پس از اینکه موم یا رزین از قالب سرامیکی خارج شد، مواد ریخته‌گری داخل قالب ریخته می‌شود. پس از سرد شدن به حالت جامد در می‌آید و در نهایت با فلز انتخابی پوشش داده می‌شود.
- حذف قالب سرامیکی
قالب سرامیکی برداشته می‌شود یا با ضربه زدن از بین می‌رود.
- برش قطعات
قسمت‌های مختلف متصل به درخت از آن جدا می‌شوند.
چاپ مستقیم
روش چاپ مستقیم عمدتا بر مبنای ذوب لیزری انتخابی است و نسبت به روش غیرمستقیم نزد جواهرسازان از محبوبیت کمتری برخوردار است. بزرگترین عاملی که از محبوبیت پرینت سه بعدی می‌کاهد هزینه‌ی بالای آن است و اغلب به دستگاه‌هایی که ۱۰۰ هزار دلار یا بالاتر قیمت دارند متکی است. اگرچه پرینترهای ارزان‌تری در دسترس هستند اما اغلب حجمی که برای چاپ جواهرات در مقیاس حرفه ای لازم باشد را ندارند. در این روش جواهرات به صورت مستقیم با استفاده از پودر فلزات گرانبها چاپ می‌شود.
از میان تمام زیرتکنولوژی‌های پرینت سه بعدی، ۴ مورد برای طراحی جواهرات بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- استریولیتوگرافی (SLA): این فناوری پرینت سه بعدی مبتنی بر پخت رزین مایع توسط نور است.
- پردازش نور دیجیتال (DLP): مشابه SLA است با این تفاوت که به جای استفاده از پرتو لیزر از پروژکتور استفاده می‌کند.
- متریال جتینگ (MJ): از دو جت چاپی یکی حاوی موم برای چاپ نمونه اصلی و دیگری که حاوی موادی برای چاپ ساپورت است استفاده می‌شود.
- ذوب لیزر انتخابی (SLM): همجوشی بستر پودری است که برای چاپ قطعات فلزی استفاده می‌شود و معمولا مناسب کسانی است که به دنبال تکنیک‌های چاپ مستقیم هستند.
چالش‌های پیش روی چاپ سه بعدی جواهرات
استفاده از هر کدام از تکنیک‌های بالا با چالش‌هایی روبروست که برای غلبه بر آن باید از یک استراتژی صحیح استفاده کرد.
- باید مطمئن باشید که فروپاشی خیلی سریع اتفاق نمی‌افتد.
- اطمینان حاصل کنید که رزین از اندازه‌ی مورد انتظار منبسط‌‌‌تر نمی‌شود زیرا به شدت به فرآیند ریخته‌گری آسیب می‌زند.
- اگر فرایند در دمای مورد نیاز انجام نشود ممکن است در نهایت خاکستر باقی بر جای بگذارد.
پرداخت قطعات سه بعدی چاپ شده
در این مرحله محصول نهایی حاصل از فرایند ریخته‌گری یا پرینت سه بعدی با استفاده از ابزارها و مواد گوناگون تحت فرایند پرداخت قرار می‌گیرند تا هم زیبایی بصری آنها افزایش یابد و هم به آنها استحکام و قدرت بخشد. پرداخت و تکمیل نهایی شامل مراحلی مانند حذف ساپورت، انفجار با مواد ساینده، فرزکاری، سنباده، پولیشینگ و … می‌باشد.
از چالش‌های این مرحله برداشتن ساپورت و مواد نگهدارنده‌ایست که از موم ایجاد شده‌اند. ساپورت به کار رفته در برخی از قطعات پرینت شده باید به صورت دستی حذف شود. چنانچه پشتیبان با سطح قالب در تماس باشد باید روش‌های پرداخت بیشتری را برای صاف کردن سطح در محل تماس به کار برد.
برندهای معتبر در حوزه‌ی پرینت سه بعدی جواهرات
Shapeways
این شرکت در سال ۲۰۰۷ تاسیس شد و دفتر مرکزی آن در نیویورک است. کمپانی Shapeways چاپ سه بعدی را با ۵۰ متریال مختلف انجام می‌دهد و شاهکاری در دنیای لوازم جانبی مد خلق کرده است که هر چشمی را شگفت‌زده می‌کند. همچنین این امکان فراهم است تا طرحهای پیشنهادی خود را برون‌سپاری نموده و جواهرات پرینت شده را تحویل بگیرید.
Nervous system
این شرکت خود را نقطه‌ی تلاقی علم و هنر و فناوری می‌داند و از پرینت سه بعدی در تولید لوازم خانگی، لامپ، جواهرات و موارد دیگر استفاده می‌کند.
Diana Law
دایانا که خود در زمینه‌ی طراحی جواهرات بسیار با تجربه است در سال ۲۰۱۴ برند خود را با نام دایانا لاو با هدف طراحی جواهرات راه‌اندازی کرد. این شرکت با استفاده از موادی همچون فولاد و پلاستیک و بکارگیری پرینت سه بعدی مبتنی بر SLS، گردنبند، گوشواره، دستبند و دیگر زیورآلات را ارائه می‌دهد.
✅پرسش‌های متداول پیرامون پرینت سه بعدی جواهرات ✅
✅ کاربرد پرینترهای سه بعدی در جواهرسازی را نام ببرید؟
✔ تولید محصول سفارشی و شخصی‌سازی شده، ارزیابی اولیه مدلهای ساخته شده، تولید قالب‌های مومی پرینت شده از جمله کاربردهای پرینتر سه بعدی در جواهرسازی است.
✅ از چه فلزاتی برای چاپ سه بعدی طلا و جواهر استفاده می‌شود؟
✔ برنج، نقره، طلا و برنز از جمله محبوب‌ترین فلزات مورد استفاده در صنعت طلا و جواهرسازی است.
✅ بهترین زیرتکنولوژی‌های مورد استفاه برای پرینت سه بعدی جواهرات چیست؟
✔ استریولیتوگرافی (SLA): این فناوری پرینت سه بعدی مبتنی بر پخت رزین مایع توسط نور است.
پردازش نور دیجیتال (DLP): مشابه SLA است با این تفاوت که به جای استفاده از پرتو لیزر از پروژکتور استفاده می‌کند.
متریال جتینگ (MJ): از دو جت چاپی یکی حاوی موم برای چاپ نمونه اصلی و دیگری که حاوی موادی برای چاپ ساپورت است استفاده می‌شود.
ذوب لیزر انتخابی (SLM): همجوشی بستر پودری است که برای چاپ قطعات فلزی استفاده می‌شود و معمولا مناسب کسانی است که به دنبال تکنیک‌های چاپ مستقیم هستند.
✅ کدام نرم‌افزارها برای پرینت سه بعدی جواهرات گزینه‌ی مناسبی هستند؟
✔ Firestorm CAD، Matrix، Rhino3D، Sculptris، 3D Design از کاربردی ترین نرم‌افزارهای مورد استفاده در پرینت سه بعدی می باشند.
✅ مزایای استفاده از چاپگر سه بعدی برای ساخت طلا و جواهر چیست؟
✔ امکان ایجاد طرحهای پیچیده، امکان چاپ چند نمونه در یک زمان، دارای قابلیت تنظیم، صرفه‌جویی در زمان و تولید به صورت کاملا سفارشی و شخصی‌سازی شده از مهم‌ترین مزایای چاپگر سه بعدی برای ساخت طلا و جواهر است.