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创造力与差异化共存

来源:国际金属加工商情 发布时间:2020-10-10 574
工业金属加工金属加工金属切削机床金属成型机床模具及冲模焊接设备及工具其他金属材料表面处理测量及控制系统
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——贵金属增材制造在珠宝行业的应用

珠宝行业是一个极具多面性和复杂性的行业,有些情况下甚至不可能将其视为一个行业。一方面是因为,珠宝行业产品受文化影响较大,另一方面,珠宝的制造方式对其行业的划分影响也很大。根据特定的文化,国籍和市场,会有特殊定制、小批量或大批量收藏等不同的可能性。


考虑到技艺精湛的工匠或艺术家制作的珠宝与中等规模甚至大规模生产的珠宝之间必然存在明显的差异,其所涉及的工艺和技术都明显有所不同——有时差别会很大。必须理解珠宝业的这些情况,才能更好地了解主要基于激光光束粉末床熔合(PBF-LB)技术的贵金属增材制造技术是如何应对该行业,以明确自己的市场定位。


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图1.玛丽·博尔滕斯特恩(MarieBoltenstern)的“拥抱”系列手镯,由成排编织成增材制造的保护性几何球体的彩色4毫米彩色宝石组成(图片由www.loupiosity.com提供)


增材制造技术在珠宝行业的故事可以追溯到15至18年前,那时珠宝行业对于蜡模制造商的需求量一直很大。计算机辅助设计(CAD)软件和相关的快速原型制作工艺的出现,对珠宝业产生了重大影响。首先,采用这些先进技术的是那些有财力投资这种新技术的大公司,其次是那些想要强化生产线能力的中小型公司,他们利用这种技术提高了效率,加速了产品上市进程。


对于新技术的到来,人们的反应各不相同:有些人抱怨设计师不再更好地发挥他们的创造才能,而仅仅是利用CAD提供的设计功能,而另一些人则专注于CAD的新潜力和快速原型技术。设计和制造领域的新创新总是在挑战现状,而珠宝行业——或许是由于其传统和传承特性——是对新技术最持怀疑态度的行业之一。


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图2.Progol3D®内部项目的激光光束粉末床融合(PBF-LB)机器的建造腔内,材料是钛(由ProgoldS.p.A提供)


尽管最初有这种怀疑,但快速成型工艺在该行业中发展非常成功,在随后的几年中,可用于铸造生产蜡或树脂模型的设备类型也大幅增加。


宝格丽于2016年进行的一项研究报告了该公司的几项试验。该公司的团队将其珠宝收藏中的部分贵金属和普通金属(通过直接铸造增材制造的树脂模型制成)与金属增材制造制成的作品针对密度和一致性等进行了比较。这项研究非常详细且全面,并考虑了几种金属和合金,代表了对使用两种不同技术制成的产品的详细而全面的分析。但是,从一开始,用于贵金属的增材制造就有一个缺点:那就是制成零件的表面质量。即使使用正确的参数组合(扫描速度,激光功率等)可以达到所需的质量,但宝格丽的团队也发现,将零件生产到质量目标所需的工艺时间太长,无法达到最初的目的。


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图3.PBF-LB构建板,显示了制造过程中所需的支撑结构。多个项目可以“嵌套”在这样的构造板上,但设计师需要仔细考虑可移动支撑结构的位置,以尽量减少后处理。Progol3D®内部项目,由钛金属打造(由ProgoldS.p.A提供)


对于这个问题,贵金属增材制造的早期采用者意大利珠宝生产商NuoviGioielli公司的首席执行官IvanoTorresan的看法是:对于那些已经可以使用当前生产方法完美生产的珠宝,不应该再考虑采用诸如贵金属增材制造这样的制造方法。应该考虑的是通过使用增材制造技术,促进设计师挑战常规,而这是任何其他可用的制造技术都无法做到的——这是关键。


ProgoldSpA的首席执行官DamianoZito提出了几乎相同的论点,他指出:应该采用贵金属增材制造,因为它可以创建新的生产方式,例如在采用铸造工艺加工铂或钛合金生产珠宝首饰时,就会遇到问题。他特别强调了钛金属增材制造如何为珠宝品牌和新兴设计师带来了新的机遇。钛金属比珠宝中使用的传统贵金属轻得多,因此具有做大件、个性化首饰的优势。贵金属增材制造为设计师提供了以不同的方式应对珠宝生产的机遇。


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图4.“翅膀之声”系列中的NuoviGioielli,用增材制造技术打造的18Kt项链(由NuoviGioielliS.R.L.提供)


这似乎是贵金属增材制造的关键点:它允许制造商和设计师以前所未有的方式进行思考。伯明翰市大学珠宝——时装与纺织研究所数字设计与制造中心高级讲师兼中心经理弗兰克·库珀对此表示赞同,并强调了该技术如何为“生产绝对复杂几何形状的物品”提供独特的可能性,只要设计师了解贵金属增材制造设计流程背后的原理,例如可以在不影响精加工过程的情况下进行增材制造的原理。这使我们重新回到了表面处理、制造的质量的话题,这仍然是珠宝行业中任何产品受到赞赏和接受的基础。

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图5.NuoviGioielli在Nautilus系列中的铂金设计(由NuoviGioielliS.R.L提供)


表面质量和美观性被认为是贵金属增材制造最大的技术障碍。此外,难以充分消除产品制造过程中所需支撑留下的表面缺陷,同时难以获得光滑均匀的表面也影响了潜在采用者的决策。在珠宝界,制造商和设计师都满怀热情地期待贵金属增材制造的潜力,但是,当需要在该技术上投入资金时,决策者们仍然持怀疑态度。


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图6.18Kt金戒指,伯明翰珠宝学院开发的研究项目的一部分(由英国伯明翰珠宝学院FrankCooper/Cooksongold提供)


显然,要充分挖掘贵金属增材制造技术的优势,教育是必不可少的。例如,了解如何将对象放置在构建板上,并因此得到有效支撑,这意味着工程师和设计人员还必须了解移除支撑时在零件表面上留下的斑点将如何影响精加工工艺。为了保证贵重物品的卓越品质,需要完整地了解设计、增材制造和完成一件珠宝所需的整个工艺。


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图7各种物品,包括EOSGmbH和Cooksongold提供的珍贵M080PBF-LB系统中建造的一艘微型18Kt黄金帆船(由英国伯明翰珠宝学院FrankCooper提供)


毫无疑问,能够制作出高度精细定制珠宝的能力是贵金属增材制造技术最引人注目的能力之一,特别是考虑到珠宝行业最近向更个性化和情感体验的转变的趋势。IvanoTorresan强调了另一个有趣的观点:高端珠宝品牌经常由于缺乏可用的统计数据而常常难以将增材制造技术作为一种选择。他们的新产品开发过程需要数据和数字来确定是否投资某个项目。没有这些数字,产品开发和生产团队的共同热情就无法传递给决策者。更有可能的是,新兴的设计师将有更多的机会利用增材制造技术,因为他们的内部组织更加灵活,并且他们都希望展示其设计的独特性。


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图8玛丽·博尔滕斯滕(MarieBoltenstern)的“共鸣”系列中的戒指和手链由11列经过增材制造的18Kt黄金链环连接在一起。受自然的动物鳞片结构的启发,手链可以移动并适应手腕(由MarieBoltenstern/BolternsternGmbH提供)


FrankCooper介绍了一家高级珠宝公司和一名新兴设计师合作开发贵金属增材制造应用的案例。Cooksongold最近与奥地利的珠宝设计师MarieBoltenstern合作,后者使用贵金属增材制造技术生产图示的整个系列。


她开发了特殊的互连设计,以利用该技术的全部功能,并通过中断PBF-LB的构建过程来包裹珍贵的珠子。她的品牌形象充分利用了增材制造技术,及其带来的独特性,其标语“3D打印精美珠宝”在整个品牌的宣传中都占有重要地位。毫无疑问,互连和模块化设计是展示贵金属增材制造技术用于珠宝制造能力的最佳方法之一。使用这些设计的产品包括诺维•吉奥耶利(NuoviGioielli)的“拉链手镯”(具有织物样的图案)和“PixYourTime”手表。DamianoZito强调说,Progold生产的普通空心体积环是这一技术的最佳应用之一,它不需要将零件焊接在一起,就像使用失蜡铸造工艺生产的一样。




作者:MichelaFerraro-Cuda


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