Revolucionando o Design de Jóias: O Poder da Impressão 3D

A joalharia sempre foi um processo tradicional, apoiado por diferentes avanços tecnológicos. Até à data, nenhum avanço tecnológico teve tanto impacto na indústria joalheira como a impressão 3D ou fabrico aditivo.

Com a chegada da joalharia contemporânea, a experimentação e inovação tomam o centro do palco, e a gama de materiais usados no fabrico de jóias aumenta consideravelmente; não só metais nobres e pedras preciosas são válidos. Materiais como plásticos ou tecidos começam a ser usados, integrando-se em peças metálicas ou sendo usados como materiais principais.

MODELAÇÃO DE JOALHARIA: PROGRAMAS CAD-CAM

A impressão 3D no mundo da joalharia permite superar muitas das limitações inerentes aos processos tradicionais de design e fabrico.

Para fabricar uma peça de joalharia usando impressão 3D, deve ser previamente modelada com programas CAD-CAM. Qualquer programa de design 3D pode ser usado, embora existam atualmente programas específicos para joalharia, como RhinoJewel, RhinoGold ou MatrixGold. Estes programas têm certas opções que aceleram muito o processo de design de joalharia: pedras preciosas e sistemas de fecho pré-desenhados, engastes e carris com parâmetros ajustáveis, etc.

Um exemplo de design e fabrico de joalharia com tecnologias de impressão 3D é o Nervous System. Esta empresa, fundada em 2007, é um estúdio de design generativo de joalharia que trabalha na intersecção da ciência, arte e tecnologia. No seu site, o utilizador pode desenhar a sua própria joalharia baseada na modificação de diferentes parâmetros e comprá-las impressas em 3D em nylon ou metal.

Imagem 1. Interface da plataforma de design Nervous System. Fonte: Nervous System.

TECNOLOGIAS DE IMPRESSÃO 3D USADAS EM JOALHARIA

Após a modelação 3D da jóia, esta deve ser impressa em 3D. As tecnologias de impressão 3D mais usadas no campo da joalharia são as seguintes:

SLA - Estereolitografia

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

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

FormLabs desenvolveu vários materiais orientados para impressão 3D de joalharia. Isto, junto com um preço acessível, fez com que muitas escolas, oficinas e fábricas de joalharia possam trabalhar com estas máquinas.

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

• Resina fundível (Castable resin). Desenvolvida com as qualidades perfeitas para fundição de cera perdida ou casting.
• Castable Wax. Devido à alta procura da Castable Resin, FormLabs desenvolveu este material para os utilizadores mais exigentes. Esta resina contém 20% de cera, o que garante uma fundição sem resíduos, perfeita para alcançar resultados ótimos, podendo criar elementos de joalharia altamente detalhados.
• Resina Standard Preta. Desenvolvida para peças muito pequenas ou com detalhes intrincados. Esta resina é muito útil para criar peças finais ou protótipos de joalharia.

Tanto a Castable Resin como a Castable Wax são materiais orientados para microfusão ou fundição de cera perdida. Este é o processo de fundição mais antigo conhecido, e permite obter réplicas metálicas por meio de um molde feito a partir de um protótipo tradicionalmente modelado em cera. Normalmente usa-se um modelo metálico que serve como matriz. A partir desta matriz, fabrica-se um molde de borracha, que é enchido com cera para obter réplicas exatas da peça matriz.

É neste ponto que se destaca o uso de resinas fundíveis FormLabs, pois permitem imprimir modelos 3D em 3D rapidamente 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 numa redução significativa de custos e tempos de produção.

Estas réplicas em cera ou resina fundível são colocadas dentro de um recipiente tubular, que é enchido com gesso. De seguida, introduz-se num forno, e a cera ou resina fundível derrete; resultando no molde que é enchido com metal para obter as peças metálicas finais.

SLS e DMLS - Sinterização seletiva a laser

Podem distinguir-se dois tipos de tecnologias de sinterização seletiva a laser: impressão 3D SLS de plástico e impressão 3D DMLS de metal.

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

A empresa polaca Sinterit desenvolveu a primeira impressora 3D SLS de secretária. Sinterit oferece atualmente dois modelos de impressora 3D: Lisa e Lisa Pro, ambas com a mesma qualidade de impressão 3D industrial. A Lisa foca-se nos utilizadores que estão a começar na impressão 3D SLS, enquanto a Lisa Pro é a impressora 3D ideal para utilizadores mais exigentes que requerem maiores volumes de impressão ou maior variedade de materiais. Além de impressoras, Sinterit oferece múltiplos acessórios destinados a simplificar as etapas de pré e pós-processamento, ou Sinterit Studio, um software completo e simples.

Lynne Maclachlan é uma designer de joalharia inglesa que usa esta tecnologia para fabricar os seus designs. Esta designer fabrica as suas jóias em poliamida e posteriormente tingem-nas 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 SLS de metal ou DMLS em metais preciosos é uma das inovações mais importantes para o setor joalheiro. Isto deve-se à simplificação considerável do processo de fabrico envolvido: a impressão 3D DMLS permite a fabricação direta de um design metálico. Assim, reduzem-se custos e tempos de fabrico. Hoje já existem impressoras 3D DMLS com capacidade para imprimir em metais preciosos.

FDM - Modelagem por Deposição Fundida

Talvez esta seja a tecnologia de impressão 3D menos usada no campo da joalharia. Isto porque com esta tecnologia não se podem realizar designs muito complexos, intrincados ou de tamanho reduzido de forma satisfatória.

No entanto, dependendo da peça a fabricar, a tecnologia de impressão 3D FDM pode ser muito útil no campo da joalharia. Atualmente existe uma grande variedade de filamentos para impressão 3D FDM, entre os quais se podem encontrar diferentes materiais, cores e acabamentos.

Como exemplo do uso desta tecnologia na joalharia, gostaríamos de destacar o trabalho de Comme des Machines; um estúdio de fabrico sustentável e personalizado através de impressão 3D. Comme des Machines colabora com a designer de joalharia Helena Rohner e, recentemente, também colaborou com Mango, desenhando uma coleção de joalharia impressa 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 PLA, graças a filamentos como Polycast da Polymaker, pode imprimir facilmente peças destinadas a microfusão ou fundição de cera perdida. Peças impressas com PolyCast podem ser pós-processadas com a máquina Polysher; com a qual se alcança um acabamento liso e brilhante, garantindo a qualidade das peças metálicas resultantes.

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

Sem dúvida, a impressão 3D oferece diferentes opções e soluções orientadas para o setor joalheiro. Assim, o design e fabrico CAD-CAM usando impressão 3D no setor joalheiro:

• Permitem a materialização de designs que seriam impossíveis de realizar através de outros processos.
• Garantem a replicabilidade do design com grande precisão e exatidão.
• Simplificam os processos de modificação de design, tornando viável o desenvolvimento de variantes de forma rápida e eficaz (tamanhos de anéis, produtos personalizados, etc.).
• Graças ao rendering fotorrealista, designs e variantes podem ser mostrados ao cliente sem ter de produzir a peça. Esta opção também é muito útil para criar portefólios ou catálogos de produtos.
• Em muitas ocasiões, simplificam o processo de fabrico; soldadura e outros passos do processo de fabrico podem ser evitados.

É por todas estas razões que a modelação e impressão 3D se fizeram um lugar no setor joalheiro, e cada vez mais empresas implementam estas tecnologias nos seus processos de design e fabrico de joalharia.