ジュエリーデザインの革新：3Dプリントの力

ジュエリー製造は常に伝統的なプロセスであり、さまざまな技術的進歩に支えられてきました。今日まで、ジュエリー業界にこれほど大きな影響を与えた技術的進歩は、3Dプリントまたは積層造形以外にありません。

コンテンポラリージュエリーの到来により、実験と革新が主役となり、ジュエリー製造に使用される材料の範囲が大幅に拡大しました。貴金属と宝石だけでなく、プラスチックや繊維などの材料が使用され始め、金属パーツに統合されたり、主要材料として使用されたりしています。

ジュエリーモデリング：CAD-CAMプログラム

ジュエリーの世界における3Dプリントは、従来の設計・製造プロセスに固有の多くの制限を克服することを可能にします。

3Dプリントでジュエリーを製造するには、CAD-CAMプログラムで事前にモデリングする必要があります。任意の3D設計プログラムを使用できますが、現在ジュエリー専用のプログラムがあり、RhinoJewel、RhinoGold、MatrixGoldなどがあります。これらのプログラムには、ジュエリー設計プロセスを大幅に高速化する特定のオプションがあります：事前設計された宝石と留めシステム、調整可能なパラメータを持つセッティングとレールなど。

3Dプリント技術によるジュエリー設計と製造の例は、Nervous Systemです。2007年に設立されたこの会社は、ジェネラティブジュエリーデザインスタジオで、科学、芸術、技術の交差点で活動しています。ウェブサイトでは、ユーザーがさまざまなパラメータの変更に基づいて独自のジュエリーを設計し、ナイロンや金属で3Dプリントして購入できます。

画像1. Nervous Systemデザインプラットフォームインターフェース。出典：Nervous System。

ジュエリーで使用される3Dプリント技術

ジュエリーの3Dモデリング後、3Dプリントする必要があります。ジュエリー分野で最も使用される3Dプリント技術は以下の通りです：

SLA - ステレオリソグラフィ

3Dレジンプリントの結果パーツは高い表面品質を持ちます。この技術では、ワックス鋳造によるマイクロ鋳造では不可能な設計をプリントできます。

FormLabsのようなデスクトップ3Dプリンターの登場は、使いやすさと提供される驚異的な仕上げにより、ジュエリーセクターに真の革命をもたらしました。

FormLabsは3Dジュエリープリント向けのさまざまな材料を開発しました。これと手頃な価格により、多くの学校、工房、ジュエリー工場がこれらの機械で作業できるようになりました。

現在、SLA技術で3Dプリント用の多くのタイプのレジンがあります。FormLabsレジンカタログには以下が含まれるべきです：

• キャスタブルレジン。 ロストワックス鋳造または鋳造に最適な特性で開発。
• キャスタブルワックス。 キャストレジンの高い需要により、FormLabsは最も要求の厳しいユーザー向けにこの材料を開発しました。このレジンは20%ワックスを含み、残留物のない鋳造を保証し、高ディテールジュエリー要素の作成を可能にします。
• ブラックスタンダードレジン。 非常に小さなパーツや複雑なディテールを持つパーツ向けに開発。最終ジュエリーピースやプロトタイプの作成に非常に有用です。

キャスタブルレジンとキャスタブルワックスの両方は、マイクロ鋳造またはロストワックス鋳造向けの材料です。これは最も古い知られている鋳造プロセスで、伝統的にワックスでモデリングされたプロトタイプから作られた型により金属レプリカを得ることができます。通常、マトリックスとして機能する金属モデルが使用されます。このマトリックスからゴム型が製造され、ワックスで充填されてマトリックスピースの正確なレプリカが得られます。

ここでFormLabsキャスタブルレジンの使用が際立ちます。これらは3Dモデルを迅速かつ極めて高精度で3Dプリントできるため、ダイ、型、型充填プロセスによる初期パーツのレプリカ取得の必要性が排除されます。これにより、コストと生産時間の大幅な削減が実現します。

これらのワックスまたはキャスタブルレジンレプリカは管状容器内に配置され、石膏で充填されます。次に炉に入れ、ワックスまたはキャスタブルレジンを溶かします。結果として得られる型に金属を充填して最終金属パーツを得ます。

SLSとDMLS - 選択的レーザー焼結

選択的レーザー焼結技術には2種類を区別できます：プラスチック3D SLSプリントと金属DMLS 3Dプリント。

SLSプリンターは主にポリアミド粉末を使用し、優れた機械的特性と耐久性で産業レベルで広く使用される材料です。ポリアミドに加え、TPEやTPUなどの弾性材料でもプリント可能です。

ポーランド企業Sinteritが初のデスクトップSLS 3Dプリンターを開発しました。Sinteritは現在、LisaとLisa Proの2つの3Dプリンターモデルを提供し、両方とも同等の産業用3Dプリント品質を持ちます。Lisaは3D SLSプリントを始めるユーザー向け、Lisa Proはより要求の厳しいユーザー、より高いプリント量やより多様な材料を必要とするユーザー向けの理想的な3Dプリンターです。プリンターに加え、Sinteritは前処理と後処理段階を簡素化する複数のアクセサリーや、完全でシンプルなソフトウェアSinterit Studioを提供しています。

Lynne Maclachlanは、この技術を使用してデザインを製造するイギリスのジュエリーデザイナーです。このデザイナーはジュエリーをポリアミドで製造し、その後手作業で着色し、形状と色の両面で非常に印象的な最終ピースを得ています。

画像2. Lynne Maclachlanによるヘリックスイヤリング。出典：Lynne Maclachlan。

貴金属での金属SLSまたはDMLS 3Dプリントは、ジュエリーセクターにとって最も重要な革新の一つです。これは、関わる製造プロセスの大幅な簡素化によるものです：3D DMLSプリントにより、金属デザインの直接製造が可能になります。これにより、コストと製造時間が削減されます。今日、貴金属でプリントできる3D DMLSプリンターがすでに存在します。

FDM - 溶解積層造形

これはおそらくジュエリー分野で最もあまり使用されない3Dプリント技術です。この技術では、非常に複雑、精巧、または小型の設計を満足に実行できないためです。

しかし、製造するパーツによっては、3D FDMプリント技術がジュエリー分野で非常に有用になることがあります。現在、3D FDMプリント用の幅広いフィラメントがあり、さまざまな材料、色、仕上げが見つかります。

この技術のジュエリー製造での使用例として、Comme des Machinesの仕事を強調したいと思います。3Dプリントによる持続可能でパーソナライズされた製造の研究です。Comme des MachinesはジュエリーデザイナーHelena Rohnerと協力し、最近ではMangoとも協力して、3Dプリントジュエリーコレクションを設計しました。

画像3. Comme des MachinesとHelena Rohnerの協力による3Dプリントピースとペンディング。出典：Helena Rohner。

PLAのような材料が提供するオプションに加え、PolymakerのPolycastのようなフィラメントにより、マイクロ鋳造またはロストワックス鋳造向けのパーツを簡単にプリントできます。PolyCastプリントパーツはPolysherマシンで後処理でき、滑らかで光沢のある仕上げが得られ、結果として得られる金属ピースの品質を保証します。

画像4. PolyCastでプリントしたパーツによる製造プロセス。出典：PolyMaker。

疑いなく、3Dプリントはジュエリーセクターに向けられたさまざまなオプションと解決策を提供します。したがって、ジュエリーセクターでのCAD-CAM設計と3Dプリントを使用した製造は：

• 他のプロセスでは不可能な設計の物質化を可能にします。
• 高い精度と精密さで設計の複製性を保証します。
• 設計変更プロセスを簡素化し、バリエーションの迅速かつ効果的な開発を可能にします（リングサイズ、パーソナライズ製品等）。
• フォトリアルレンダリングにより、パーツを製造せずに顧客にデザインとバリエーションを見せられます。このオプションは製品ポートフォリオやカタログ作成にも非常に有用です。
• 多くの場合、製造プロセスを簡素化し、溶接やその他の製造工程を回避できます。

これらすべての理由により、3Dモデリングとプリントはジュエリーセクターで独自の地位を確立し、ますます多くの企業がこれらの技術をジュエリー設計と製造プロセスに導入しています。