CNCラピッドプロトタイピング：貴金属ジュエリー設計に革命を

投稿日：2019年6月21日 | 執筆：Kenzi、WayKenプロジェクトマネージャー

ジュエリー製造は世界最古の産業の一つですが、ジュエリー製造に有用な全てが発明し尽くされたわけではありません。進歩は続き、CNCラピッドプロトタイピングは金属ラピッドプロトタイピングサービスやレーザー・ウォータージェット切断によってさらに改善可能です。詳細は本記事をお読みください。

ジュエリー製造の従来プロセス

ジュエリーは伝統的に鋳造で製造されてきました。貴金属は鋳造特性に優れ、金型を非常に低い表面仕上げで作れるためです。鋳造プロセスは高速で再現性が良好ですが、マスターモデルが必要です。金型と鋳造品の総合的品質はマスターモデルの品質に大きく依存します。では、マスターモデルはどう作られていたのでしょうか？

マスターモデルは従来、蝋（ワックス）から作られていました。通常、ジュエラーが蝋の塊から彫り出していました。このプロセスは時間がかかり、製造者に高い技術を要求しました。

マスターモデルが完成すると、コンクリートに似た特殊な物質で覆われます。固化後、加熱して蝋を蒸発させ、溶融金属を流し込み、コンクリート金型を破壊してジュエリーを取り出します。つまり、各ピースごとにマスターモデルをゼロから作らなければなりません。現代の産業と消費者は、このやり方で商業的にジュエリーを製造する十分な時間を与えてくれません。手作業で各マスターモデルを作っていては、必要な生産ペースで十分な製品を作れず、競合に負けてしまいます。ここでCNCラピッドプロトタイピングが役立ちます。

CNC加工サービスでジュエリービジネスを加速

CNC加工サービス

CNCプロトタイピングは、ジュエリービジネスの競争力を高めるための優れた選択肢をいくつか提供します。WayKenでは、CNC金属加工だけでなく、ワックス加工、レーザー・ウォータージェット切断もジュエリービジネスに有効な追加手段となります。

CNCジュエリーマスターモデル

まず考えられるのは、CNC加工でワックスマスターモデルを製造することです。これは多くの現代工場で採用されている効率的な方法です。しかし、ワックスは容易に曲がり、高温で溶けるため、単純なCNC加工設備や切削パラメータは使えません。また、非常に柔らかいため、極めて高い主軸回転数（最大70,000rpm）が必要です。全体として、ワックスマスターモデルを驚異的な速度で製造可能になります。さらに、レーザーとウォータージェット切断技術もこの種の作業に非常に有用です。発熱が少なく、特殊クーラントでさらに冷却可能です。

金属金型の製造

鋳造リングやブレスレットを製造するもう一つの効率的な方法は、金属加工で再利用可能な金型を作ることです。これでマスターモデルさえ不要になります。ジュエリーの3Dモデルを作成し、CADシステムにある特定のブール演算を用いてキャビティを作ります。その後、金型半分の接合に必要な要素を追加すれば製造可能です。結果として、数万個のジュエリーピースに耐える耐久性のある金型が得られます。ただし、金型の半分が可能な限り密に合致するように製造することが不可欠です。そうでなければ段差が生じ、後工程で大量の手直しが必要になります。

ジュエリーのCNC加工

ジュエリー自体が非常に小さく、装飾や特徴はさらに小さいですが、工作機械とカッターが十分小さければ、CNC機械で直接ジュエリーを製造することも常に可能です。銀や金の加工は珍しくありませんが、これらは柔らかいため、クランプ装置も同等の硬度と広い接触面積が必要です。主軸回転数も非常に高くする必要があります。そうでなければ金属が工具に付着し、切削ではなく押し出される形になり、望ましくない変形を招きます。また、CNC加工には制約があります。基本的に、工具が動作するスペースがない場所は切削できません。しかし、複雑なパターンを作成でき、非常に良好な表面仕上げが得られるため、研磨時間を大幅に短縮できます。

CNC加工によるジュエリー彫刻

新しいラピッドプロトタイピングによるジュエリー製造を不要と考え、従来手法を好む場合でも、CNCラピッドプロトタイピングは活用できます。多くのブレスレット、ペンダント、リングには、手作業では困難な複雑なパターンが彫刻されています。CNCマシニングセンタに彫刻工具を搭載すれば、公差0.05mm未満の完璧なパターンを作成できます。

CNCによるダイヤモンドカット

最後になりましたが、CNC金属プロトタイピング設備に研削工具を用いて、原石から多面体の美しいダイヤモンドを創出する用途もあります。ご存知の通り、原石のダイヤモンドは指輪に見られるあの輝く結晶ではありません。実に地味です。それを輝かせるのは職人たちです。ビットを削り、ファセットを一つずつ作って石の美しさを引き出します。これは緊張を強いられ、時間のかかる作業です。しかし、CNC研削を導入すれば、かなり高速で実現可能です。ホイールをプログラムし、ファセットごとに精密に研削します。最高の職人でも到達できない精度で。

結論

ジュエリー向けCNCラピッドプロトタイピングの主な用途を分析すると、いくつかの結論が導けます。第一に、CNCプロトタイピングの時間当たりコストは手作業より高いものの、時間短縮効果が大きいため、CNC加工で作ったジュエリーの総合価格は、長時間かけて作業する職人への報酬より安くなります。第二に、現代のCNC工作機械の品質は非常に高く、職人では達成できないレベルです。第三に、CNCラピッドプロトタイピングはジュエリー製造プロセスのほぼ全段階で導入可能です。