Impressão 3D em joias

A fabricação de joias sempre foi um processo tradicional, amparado por diferentes avanços tecnológicos. Até o momento, nenhum avanço tecnológico teve tanto impacto na indústria de joias quanto a impressão 3D ou manufatura aditiva .

Com a chegada das jóias contemporâneas , experimentação e inovação ganham destaque, e a gama de materiais utilizados na fabricação de joias aumenta consideravelmente; não só metais nobres e pedras preciosas são válidos. Materiais como plásticos ou tecidos começam a ser utilizados, integrando-se em
partes metálicas ou sendo utilizados como materiais principais.

MODELAGEM DE JÓIAS:PROGRAMAS CAD-CAM

A impressão 3D no mundo da joalheria permite que muitas das limitações inerentes aos processos tradicionais de design e fabricação sejam superadas.

Para fabricar uma joia usando impressão 3D, ela deve ser previamente modelada com programas CAD-CAM . Qualquer programa de design 3D pode ser usado, embora atualmente existam programas específicos para joias, como RhinoJewel, RhinoGold ou MatrixGold. Esses programas têm algumas opções que agilizam muito o processo de design de joias:pedras pré-desenhadas e sistemas de fechamento, configurações e trilhos com parâmetros ajustáveis, etc.

Um exemplo de design e fabricação de joias com tecnologias de impressão 3D é o Sistema Nervoso . Esta empresa, fundada em 2007, é um estúdio de design de joias generativo que trabalha na intersecção da ciência, arte e tecnologia. Em seu site, o usuário pode projetar suas próprias joias com base na modificação de diferentes parâmetros e comprá-las impressas em 3D em nylon ou metal.

Imagem 1. Interface da plataforma de design do sistema nervoso. Fonte:Sistema Nervoso.

TECNOLOGIAS DE IMPRESSÃO 3D UTILIZADAS EM JÓIAS

Após a modelagem 3D da joia, ela deve ser impressa em 3D. As tecnologias de impressão 3D mais utilizadas no campo da joalheria são as seguintes:

SLA - Estereolitografia

As peças resultantes da impressão 3D em resina têm uma alta qualidade de superfície . Essa tecnologia permite imprimir desenhos que não poderiam ser feitos com nenhum método manual, como a fundição em cera para microfusão.

A chegada de impressoras 3D de mesa como FormLabs foi uma verdadeira revolução no setor de joalheria, devido à facilidade de uso e aos acabamentos extraordinários que oferece.

A FormLabs desenvolveu vários materiais voltados para a impressão 3D de joias. Isso, juntamente com um preço acessível, significa que muitas escolas, oficinas e fábricas de joias podem se dar ao luxo de trabalhar com essas máquinas.

Atualmente existem muitos tipos de resinas para impressão 3D com tecnologia SLA. O catálogo de resinas FormLabs deve incluir:

• Resina fundível. Desenvolvido com as qualidades perfeitas para fundição ou fundição por cera perdida.
• Cera Castable. Devido à grande demanda por Resina Calcável, a FormLabs desenvolveu este material para os usuários mais exigentes. Esta resina contém 20% de cera, o que garante uma fundição sem resíduos, perfeita para obter ótimos resultados, podendo criar elementos de joalheria altamente detalhados.
• Resina preta padrão. Desenvolvido para peças muito pequenas ou com detalhes intrincados. Esta resina é muito útil para criar peças finais ou protótipos de joias.

Tanto a resina fundível quanto a cera fundível são materiais voltados para microfusão ou fundição por cera perdida . Esse é o processo de fundição mais antigo que se conhece e permite obter réplicas de metal por meio de um molde feito a partir de um protótipo modelado tradicionalmente em cera. Normalmente utiliza-se um modelo de metal que serve de matriz. A partir dessa matriz é fabricado um molde de borracha, que é preenchido com cera para obter réplicas exatas da peça da matriz.

É neste ponto que o uso de resinas moldáveis ​​FormLabs se destaca, pois permitem que modelos 3D sejam impressos em 3D de forma rápida e com extrema precisão. Assim, elimina-se a necessidade de criar a matriz, o molde e o processo de enchimento do molde para obter réplicas da peça inicial. Isso resulta em uma redução significativa nos custos e tempos de produção .

Essas réplicas em cera ou resina moldável são colocadas dentro de um recipiente tubular, que é preenchido com gesso. Em seguida, é introduzido em um forno, e a cera ou resina fundível é derretida; resultando no molde que é preenchido com metal para obtenção das peças metálicas finais.

SLS Y DMLS - Sinterização a laser seletiva

Dois tipos de tecnologias de sinterização seletiva a laser podem ser distinguidos:impressão 3D SLS de plástico e impressão 3D DMLS de metal.

As impressoras SLS utilizam principalmente pó de poliamida, um material amplamente utilizado a nível industrial pelas suas boas propriedades mecânicas e durabilidade. Além da poliamida, também podem imprimir com materiais elásticos como TPE e TPU.

A empresa polonesa Sinterit desenvolveu a primeira impressora 3D SLS de mesa. A Sinterit oferece atualmente dois modelos de impressora 3D: Lisa e Lisa Pro, ambas com a mesma qualidade de impressão 3D industrial. A Lisa está focada nos usuários que estão começando na impressão 3D SLS, enquanto a Lisa Pro é a impressora 3D ideal para os usuários mais exigentes que requerem maiores volumes de impressão ou uma maior variedade de materiais. Além das impressoras, o Sinterit oferece diversos acessórios destinados a simplificar as etapas de pré-processamento e pós-processamento, ou o Sinterit Studio, um software completo e simples.

Lynne Maclachlan é uma designer de joias inglesa que usa essa tecnologia para fabricar seus designs. Esta designer fabrica suas joias em poliamida e posteriormente tinge-os manualmente em cores, obtendo peças finais muito marcantes, tanto na forma como na cor.

Imagem 2. Brincos Helix por Lynne Maclachlan. Fonte:Lynne Maclachlan.

A impressão 3D Metal SLS ou DMLS em metais preciosos é uma das inovações mais importantes para o setor de joalheria. Isso se deve à considerável simplificação do processo de fabricação envolvido:a impressão 3D DMLS permite a fabricação direta de um design de metal. Assim, os custos e os tempos de fabricação são reduzidos. Hoje já existem impressoras 3D DMLS com capacidade de imprimir em metais preciosos.

FDM - Modelagem de deposição fundida

Talvez esta seja a tecnologia de impressão 3D menos utilizada no campo da joalheria. Isso porque com essa tecnologia não é possível realizar projetos muito complexos, intrincados ou de tamanho reduzido de forma satisfatória.

No entanto, dependendo da peça a ser fabricada, a tecnologia de impressão 3D FDM pode ser muito útil no ramo da joalheria.
Atualmente existe uma grande variedade de filamentos para impressão 3D FDM, entre os quais você pode encontrar diferentes materiais, cores e acabamentos.

Como exemplo do uso dessa tecnologia na confecção de joias, destacamos o trabalho da Comme des Machines; um estudo de fabricação sustentável e personalizada por meio da impressão 3D. Comme des Machines colabora com a designer de joias Helena Rohner e, recentemente, também colaborou com a Mango, projetando uma coleção de joias impressas em 3D.

Imagem 3. Peças impressas em 3D e colaboração pendente entre Comme des Machines e Helena Rohner. Fonte:Helena Rohner.

Além das opções oferecidas por materiais como o PLA, graças a filamentos como o Polycast da Polymaker, você pode facilmente imprimir peças destinadas à microfusão ou fundição por cera perdida. As peças impressas em PolyCast podem ser pós-processadas com a máquina Polysher; com o qual se consegue um acabamento liso e brilhante, garantindo a qualidade das peças metálicas resultantes.

Imagem 4. Processo de fabricação com peça impressa em PolyCast. Fonte:PolyMaker.

Sem dúvida, a impressão 3D oferece diferentes opções e soluções voltadas para o setor de joalheria. Assim, desenho e fabricação CAD-CAM usando impressão 3D no setor de joias:

• Permitem a materialização de projetos que seriam impossíveis de realizar por outros processos.
• Eles garantem a replicabilidade do design com grande precisão e exatidão.
• Simplificam os processos de modificação de design, viabilizando o desenvolvimento de variantes de forma rápida e eficaz (tamanhos de anéis, produtos personalizados, etc.).
• Graças à renderização fotorrealista, designs e variantes podem ser mostrados ao cliente sem a necessidade de produzir a peça. Esta opção também é muito útil para criar portfólios ou catálogos de produtos.
• Em muitas ocasiões, eles simplificam o processo de fabricação; soldagem e outras etapas do processo de fabricação podem ser evitadas.

É por todas essas razões que a modelagem e a impressão 3D criaram um nicho para si mesmas no setor de joias, e cada vez mais empresas estão implementando essas tecnologias em seus processos de design e fabricação de joias.