IN 3D trang sức, mỹ nghệ

1/ Công nghệ IN 3D trong ngành trang sức

Ngành thiết kế nữ trang là một trong các ngành ứng dụng công nghệ in 3d từ sớm, nhiều công ty đầu tư máy in3d resin và từ đó thợ kim hoàn đã loại bỏ nghệ cũ được thực hiện hàng thế kỹ trước. Với công nghệ in 3d  hiện được sử dụng để tạo các mẫu để đúc đầu tư và in trang sức trực tiếp.

Công việc tạo mẫu trang sức gờ đây chỉ đơn giản là thiết kế mẫu 3D trên các phàn mềm kỹ thuật (Matrix), tiếp sau đó sử dụng máy in 3D để in ra các mẫu với độ chính xác cao và đẹp, bề mặt mẫu rất mịn

 

1.1/ Tại sao IN 3D được ứng dụng trong ngành trang sức?

Có một số lợi thế khi sử dụng in 3D để sản xuất đồ trang sức bao gồm:

• Tạo ra được các thiết kế rất phức tạp. Trong lịch sử, các mẫu đúc trang sức được chạm khắc từ sáp bằng máy CNC. In 3D không bị hạn chế bởi những hạn chế của gia công CNC và có thể sản xuất các sản phẩm mẫu mà trước đây không thể thực hiện được. Thiết kế cũng có thể dễ dàng được tùy chỉnh.
• Với in 3D, nhiều mẫu có thể được thực hiện cùng một lúc và trong một khung thời gian rất ngắn. Điều này đã giảm đáng kể thời gian sản xuất chì cũng như chi phí khi so sánh với các kỹ thuật làm hoa văn truyền thống (sáp CNC, khuôn nhôm để đúc, v.v.).
• In 3D cũng cho phép nhiều thiết kế được sản xuất trong một bản in. Điều này có nghĩa là giá cả cạnh tranh rất cao đối với khối lượng sản xuất thấp (một vấn đề quan trọng đối với trang sức nơi khách hàng thường muốn một sản phẩm độc đáo cho riêng mình).

In 3D đang trở nên phổ biến đặc biệt là về trang sức. Công nghệ đã mang lại sự linh hoạt và sáng tạo trong thiết kế, thêm rất nhiều khả năng tiếp cận với các mảnh trang sức độc đáo. Tốc độ in 3D và khả năng thực hiện nhiều thiết kế trong một ngày là chìa khóa để sử dụng công nghệ này. Giảm thời gian sản xuất làm cho in 3D trở thành một công nghệ thuận lợi để làm đồ trang sức, mang lại lợi thế cạnh tranh trên thị trường.

Bằng cách chọn phương thức sản xuất này, bạn có thể tạo ra các thiết kế có một không hai cho từng kiểu khách hàng hay tạo ra các thiết kế phức tạp. Hoặc, bạn có thể sử dụng in 3D để tạo mẫu để đảm bảo thành phẩm chính xác như bạn muốn. Quy trình sản xuất có phần phức tạp, vì in 3D kim loại là một trong những quy trình sản xuất bồi đắp phức tạp nhất. Vì được dùng để đeo hay trang trí, nên đòi hỏi phải hoàn thiện bề mặt tỉ mỉ sau khi in xong.

1.2/ In 3d trang sức được thực hiện như thế nào?

Khi nói đến trang sức in 3D, hai phương pháp chính được sử dụng: Đúc đầu tư, không khác biệt quá nhiều so với phương pháp sản xuất truyền thống và in 3D trực tiếp.

1.2.1/ Đúc mẫu chảy

Đúc bằng mẫu chảy là phương pháp phổ biến nhất để trang sức in 3D. Nó kết hợp in 3D với các kỹ thuật sản xuất khuôn truyền thống. Bước đầu tiên là in 3D mô hình đúc bằng nhựa. Điều này được thực hiện thông qua kỹ thuật lập thể (SLA) hoặc xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP).

Tiếp theo, mô hình in 3D được phủ bằng thạch cao để tạo khuôn. Sau khi thạch cao được tạo, nhựa được rút ra và kim loại lỏng được đổ vào. Từ đó, nó đơn thuần như một phương pháp đúc kim loại truyền thống. Sau khi kim loại hình thành và khuôn được loại bỏ, vật phẩm được lấy ra cẩn thận gia công và đánh bóng.

Phương pháp này hay ở việc không cần một dạng kim loại nhất định và hầu hết mọi kim loại đều có thể được sử dụng được

1.2.2/ In 3D trực tiếp

In 3D trực tiếp chính xác như những gì nó nghe, in 3D mảnh trang sức cuối cùng trực tiếp bằng kim loại. Nó là một phương pháp ít phổ biến hơn vì nó đắt hơn nhiều so với đúc bằng mẫu chảy. Tuy nhiên, nó cung cấp cho bạn nhiều tùy chọn hơn bất kì công nghệ đúc nào.

In 3D trực tiếp bao gồm các hạt bột kim loại thiêu kết cùng với laser sử dụng kỹ thuật in bằng nhiệt tấm nền từ bột, còn được gọi là thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS) hoặc nóng chảy laser chọn lọc (SLM). Loại kim loại có sẵn tùy thuộc vào máy in 3D được sử dụng, nhưng vẫn có nhiều loại kim loại có sẵn.

2/ IN 3D mẫu trang sức bằng sáp

Sản xuất phụ gia là một thuật ngữ bao gồm nhiều công nghệ in 3D khác nhau trong các loại vật liệu khác nhau, chẳng hạn như mô hình lắng đọng hợp nhất, lập thể, thiêu kết laser chọn lọc và phun vật liệu. Một số quy trình này thậm chí có khả năng in sáp 3D

Dù bạn có tin hay không, chất liệu được sử dụng để in 3D không thực sự là sáp nguyên chất, tự nhiên. Tuy nhiên, nó có các tính chất vật lý tương tự như sáp, vì vậy nó giống sáp hơn bất kỳ thứ gì khác.

Bạn có thể in các mô hình sáp bằng một vài công nghệ in 3D khác nhau. Các dịch vụ in 3D chuyên nghiệp thường sử dụng một loại phun vật liệu, nhưng các mô hình giống như sáp cũng có thể được thực hiện trên máy in 3D FDM cổ điển. Khi sử dụng máy in 3D phun vật liệu, sáp thường được đặt trong bể nơi nó được nung nóng. Sáp cũng có sẵn ở dạng nhựa, tùy thuộc vào máy in bạn sử dụng. Khi sử dụng máy in 3D FDM để in sáp, vật liệu bạn cần có tên là MoldLAY – một sợi nhựa giống như sáp cho phép máy in FDM tạo ra các vật đúc.

Tại thời điểm này, bạn có thể tự hỏi: ‘Vật liệu phun là gì?’ Vật liệu phun là một công nghệ in 3D thường được so sánh với máy in 2D truyền thống. Trong khi máy in phun cổ điển sử dụng đầu in phun từng lớp mực lên một tờ giấy, máy in 3D phun vật liệu tạo ra nhiều lớp từ các giọt vật liệu, sau đó được xử lý dưới nguồn sáng (tia UV). Khi một lớp kết thúc, nền tảng xây dựng của máy in sẽ di chuyển xuống một lớp theo chiều cao và quy trình được lặp lại cho đến khi quá trình hoàn tất.

2.1/ Tóm tắt các công việc để sản xuất khuôn với sáp

Đồ trang sức cao cấp thường được làm từ vật liệu kim loại đắt tiền, chẳng hạn như vàng, bạc, bạch kim, v.v … Để sản xuất một chiếc nhẫn vàng thợ kim hoàn cần thiết kế một khuôn mà vật liệu lỏng sẽ được đổ vào và cuối cùng được hóa rắn. Làm thế nào bạn có thể sản xuất một khuôn cực kỳ chi tiết?

Một câu trả lời ngày càng phổ biến cho câu hỏi đó là in 3D bằng sáp. Như chúng tôi đã đề cập trong đoạn trước, in 3D bằng sáp không được sử dụng để tạo ra các sản phẩm sử dụng phổ biến, nó được sử dụng để làm khuôn chi tiết cao. Sáp là một vật liệu lý tưởng cho ứng dụng này vì nó có điểm nóng chảy tương đối thấp, hoàn hảo cho quá trình tạo khuôn.

1. Trước hết, các thợ kim hoàn cần chuẩn bị một mô hình 3D chiếc nhẫn hoặc phụ kiện mà họ muốn sản xuất. Điều tiếp theo họ sẽ cần là một máy in 3D có khả năng in bằng sáp hoặc dịch vụ in 3D cung cấp in 3D bằng sáp (nhiều hơn về sau).
2. Sau khi mô hình được tạo và máy được chuẩn bị, quá trình in cuối cùng có thể bắt đầu. Máy in 3D Wax sẽ được sử dụng để sản xuất mô hình sáp của chính chiếc nhẫn. Sau khi quá trình in hoàn tất, các mô hình được đặt vào dung dịch lỏng để vật liệu hỗ trợ hòa tan có thể hòa tan.
3. Khi vật liệu khuôn cứng lại, khuôn được nung nóng đến mức mô hình sáp tan chảy và để lại một khoảng trống nơi vàng hoặc một số vật liệu khác sẽ được đổ vào. Bước cuối cùng là bơm vật liệu lỏng (vàng, bạc, v.v.) vào khuôn mà từ đó chiếc nhẫn cuối cùng sẽ được chế tạo.

Đó là một tổng quan ngắn gọn về cách in 3D bằng sáp có thể được sử dụng để giúp các thợ kim hoàn tạo ra các sản phẩm với các chi tiết nhỏ, phức tạp. Với khả năng tạo ra các chi tiết vô cùng phức tạp, khuôn sáp in 3D giúp quản lý để biến điều không thể thành hiện thực.

3/ Công nghệ sản xuất mẫu in 3D

Dựa trên những yêu cầu này, hai công nghệ phù hợp nhất và các vật liệu liên quan của chúng để sản xuất các mẫu in 3D để đúc mẫu chảy được tóm tắt dưới đây:

3.1/ SLA | DLP

SLA và DLP đều là các kỹ thuật photopolyme hóa hoàn nguyên, tạo ra một lớp nhựa nhạy cảm với tia cực tím một lớp để tạo ra một chi tiết rắn. SLA và DLP có khả năng sản xuất các bộ phận mịn, độ chi tiết cao từ nhựa đúc có tỷ lệ tro còn lại rất thấp sau khi đốt cháy.

Cả SLA và DLP đều yêu cầu hỗ trợ để in chính xác các bộ phận. Vật liệu hỗ trợ thường có tác động bất lợi đến bề mặt của bản in mà nó tiếp xúc và phải được gỡ bỏ sau khi bản in được hoàn thành. Một số vật liệu đúc đầu tư SLA / DLP phổ biến hơn được trình bày trong bảng dưới đây

Công nghệ	Nhà sản xuất vật liệu	Tên vật liệu
SLA	Formlabs	Nhựa đúc
SLA	DWS	Nhựa dòng DWS DC
SLA	3D System	Viên ngọc VisiJet SL
DLP	Envisiontec	PIC 100 C
DLP	B9 Creator	B9R-4-Nhựa màu vàng
DLP	MoonRay	Nhựa đúc

♦ Mở rộng: Nếu muốn tìm hiểu chi tiết về công nghệ in 3D SLA (được sử dụng rất phổ biến tại Việt Nam) có thể tham khảo bài viết: in 3d sla là gì?

3.2/ DOD

In theo yêu cầu là một kỹ thuật phun vật liệu sử dụng 2 máy in; một để gửi một vật liệu giống như sáp trên bề mặt bàn in và một để phun vật liệu support hòa tan. Sáp được lắng đọng một lớp tại một thời điểm và một phần rắn được tạo hình. Máy in DOD in ở mức độ chi tiết rất cao và cung cấp một số lợi thế so với máy in SLA / DLP bao gồm:

Hỗ trợ hòa tan dẫn đến ít xử lý nguội hơn và bề mặt hoa văn tốt hơn. Các mẫu được in bằng vật liệu giống như sáp có nghĩa là mẫu bị tan chảy chứ không bị cháy loại bỏ các vấn đề phát sinh với tro nhựa.

Technology	Material producer	Material name
DOD	Solidscape	Solidscape Model and Support

Máy in yêu cầu in hỗ trợ hòa tan (màu tím) xung quanh các phần sáp sản phẩm được sử dụng để đúc mẫu chảy (màu xanh) (hình ảnh từ Solidscape )

 

4/ Máy in 3D dùng trong lĩnh vực in mẫu trang sức

Như bạn có thể tưởng tượng, máy in 3D cho đồ trang sức cần phải rất chính xác và đáng tin cậy. Vì lý do này, các máy in được sử dụng cho nhiệm vụ này hầu như đều sử dụng công nghệ lập thể (SLA) , trái ngược với mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) hoặc thiêu kết laser chọn lọc (SLS) . Họ cũng cần phải có khả năng làm việc với các loại nhựa giống như sáp hoặc sáp.

4.1/ Máy in 3D resin

Đây là loại máy in 3D được sử dụng khá nhiều tại Việt Nam cho mục đích: Làm mẫu trang sức, nha khoa, y tế, mỹ nghệ hoặc in các sản phẩm cần độ chính xác cao, đẹp, chất lượng bề mặt cao. Mức giá của loại máy này cũng không quá cao, nhỏ ngọn, dễ sử dụng

Việt Machine có 1 bài viết giới thiệu về dòng máy in 3D resin, bạn có thể xem qua: Xem chi tiết

 

4.2/ Peopoly Moai

Máy in 3D rẻ nhất cho đồ trang sức chúng tôi sẽ giới thiệu trong bài viết này là Peopoly Moai. Nhưng đừng dại dột nghĩ rằng chất lượng in của nó không cạnh tranh. Máy in này đại diện cho một tùy chọn giá cả phải chăng mà vẫn có khả năng đạt được kết quả chuyên nghiệp với các loại nhựa và thực hành in chính xác.

Các thợ kim hoàn chuyên nghiệp, có lẽ vẫn sẽ chọn các máy in có giá cao hơn. Tuy nhiên, đối với những người bắt đầu làm đồ trang sức in 3D, Peopoly Moai là một lựa chọn tuyệt vời.

Máy in Moai SLA có khối lượng xây dựng 130 x 130 x 180 mm và điểm laser 70 micron. Điều này cho phép nó tạo ra các lớp ở độ cao chỉ 5 micron!

4.3/ Formlabs Form 2

Formlabs có lẽ là công ty nổi tiếng nhất chuyên về máy in 3D SLA và SLS. Họ đặc biệt được biết đến với loạt máy in 3D SLA để bàn.

Máy in 3D để bàn SLA mới nhất và lớn nhất đến từ Formlabs là Formlabs Form 2. Kể từ khi phát hành, các nhà kim hoàn trên khắp thế giới đã tích hợp thành công vào các doanh nghiệp của họ.

Với mục đích đó, Formlabs đã phát triển một loại nhựa SLA có thể đúc bằng sáp đặc biệt, cho phép người dùng chế tạo các mảnh trang sức có thể đúc được.

Cái hay của Form 2 là nó tương đối dễ sử dụng nhờ phần mềm hoàn thiện, hệ sinh thái cho nhựa tốt và các phụ kiện giúp công việc in ra bằng nhựa. Chất lượng in cũng cực kỳ tốt, và tất cả điều đó nhưng với một mức giá khá hợp lý.

Tất cả những điều này làm cho Form 2 trở thành một máy in 3D tuyệt vời cho đồ trang sức.

4.4/ EnvisionTEC Vida cDLM

EnvisionTEC là một công ty khác chuyên về máy in 3D công nghiệp, nhưng chúng tôi sẽ tập trung vào máy in 3D trang sức Vida cDLM .

Ra mắt vào năm 2017, Vida cDLM đã nâng tầm quán bar với công nghệ hoạt động của nó ở phía sau hậu trường, và nó được gọi là cDLM.

cDLM là một công nghệ được phát triển trên cơ sở DLP. Nó cho phép chuyển động liên tục của đế in trong khi in một chi tiết, giúp giảm đáng kể thời gian in. Bởi vì nó in rất nhanh, thợ kim hoàn có thể có các nguyên mẫu sẵn sàng trong vài giờ!

Tốc độ xây dựng nhanh kết hợp với chi tiết tuyệt vời làm cho EnvisionTEC Vida cDLM trở thành một máy in 3D tuyệt vời cho đồ trang sức.

Vida cDLM tạo ra các mô hình có thể đúc được với Easy Cast 2.0 độc quyền của EnvisionTEC. Công ty tuyên bố nó là một vật liệu đột phá với hàm lượng sáp cao nhất có sẵn trong in 3D hiện nay.

4.5/ S300 Series của Solidscape

Solidscape là một công ty của Mỹ chuyên về một số máy in 3D tốt nhất cho ngành công nghiệp trang sức. Các máy đặc biệt hỗ trợ cho tuyên bố này là dòng máy in 3D S300, cụ thể là S350, S370 và S390.

Ba máy in 3D này đã được thiết kế đặc biệt cho các thợ kim hoàn. Đằng sau họ là các nhà thiết kế và kỹ sư đã đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và dễ sử dụng.

Tất cả ba mô hình S300 in các mô hình với các hỗ trợ có thể hòa tan, dẫn đến một bề mặt hoàn toàn nhẵn sau các mô hình mong muốn. Một lợi ích nữa của máy in 3D bằng sáp của Solidscape là chúng hoạt động với các vật liệu không độc hại. Như vậy, không cần găng tay để làm việc với S350, S370 hoặc S390.

S350 và S370 là hai máy in 3D trang sức bán chạy nhất của Solidscape. Điều làm cho các máy in này trở nên đặc biệt là chúng tạo ra các mô hình sáp có độ chi tiết cao, không yêu cầu xử lý hậu kỳ. Đó là, trừ khi bạn xem xét giải thể hỗ trợ, cực kỳ dễ áp ​​dụng.

Máy in 3D hàng đầu của Solidscape, S390, là một cỗ máy khá đắt tiền, nhưng chất lượng và giá trị mà nó mang lại cho những người sử dụng nó hàng ngày chỉ đơn giản là không có đối thủ.

S390 có giá 55.650 USD, có nghĩa là nó chắc chắn không phải là thứ mà tất cả chúng ta có thể mua được. Tuy nhiên, đối với các nhà sản xuất trang sức nghiêm túc, việc đầu tư vào một chiếc máy như vậy rất có ý nghĩa. Thủ công được tăng cường với công nghệ mới nhất và có thể là tốt nhất trên thị trường. Điều này không chỉ làm cho đồ trang sức đẹp hơn, mà còn tiết kiệm rất nhiều thời gian và cuối cùng là tiền bạc.

Nếu bạn quan tâm đến việc mua một trong những máy in 3D bằng sáp của Solidscape, chúng tôi khuyên bạn nên liên hệ với Solidscape để tìm đại lý bán lẻ tại địa phương.

5/ Phần mềm thiết kế mẫu in 3D trang sức

Điều đầu tiên bạn cần làm trước khi in 3D một sản phẩm đương nhiên phải là đi thiết kế nó. Hãy sử dụng những phần mềm như CAD. Có nhiều chương trình của CAD cho phép bạn thiết kế mẫu in 3D trang sức:

• Matrix: Một công cụ phổ biến và hiệu quả. Giao diện hoàn toàn được làm cho các thợ kim hoàn chuyên nghiệp và cũng chứa một trình xây dựng từng bước để khám phá sáng tạo.
• CAD Firestorm: thời gian học ngắn và các công cụ chỉnh sửa dễ sử dụng, bạn không cần thiết phải là một chuyên viên để sử dụng được phần mềm này.
• Rhinogold: Cho phép bạn tạo ra các mảnh trang sức rất chi tiết từ một sự lựa chọn đa dạng các thành phần để kết hợp chúng lại với nhau. Nền tảng này cũng đi kèm với một mô-đun mô hình và khắc.
• 3D Design: Có giao diện hiển thị chân thực và cho phép bạn xem hình ảnh gần như thực tế của các mô hình 3D được thiết kế. Chỉ cần bỏ một ít thời gian để làm quen, dễ sử dụng nhờ giao diện trực quan. 3D Design tạo ra các đối tượng 3D rất chi tiết và rất lý tưởng cho những công việc đòi hỏi sự chuyên nghiệp.