设计和使用精美的 3D 打印珠宝

经过 克里斯蒂安·谢

越来越多的设计师和珠宝商了解使用 3D 打印机（即使是小规模）的好处。 3D 打印最近在高级珠宝制造领域的兴起预计将在未来十年继续持续增长。 到 2030 年，这一增长的大部分将来自北美，复合年增长率为 13.50%。¹ 3D 打印经济且具有成本效益的特性使珠宝商能够更多地与高级珠宝制造的创意方面进行互动。 例如，链条现在可以进行 3D 打印和铸造，无需繁琐的工作，使设计人员能够在内部高效地制造链条，而不是依赖制造的产品。

以下是一些针对尝试使用 3D 打印机的珠宝设计师的有用课程和技巧。

无论是制作模具还是成品珠宝，3D 打印过程中最重要的步骤之一就是设计。 应使用计算机辅助设计 (CAD) 软件以预期 3D 打印的方式进行设计。

例如，应使用 CAD 设计基本环链并进行预组装。 设计时不要采用传统的拉动单独的线或经线的方式，而是按已组装好的方式进行设计。 应拉动零件，以便浇口（将部件连接在一起进行铸造的树枝状零件）将链条中的每个链节悬挂在“空中”，避免与相邻链节接触（图 1）。

房间之间所需的空间可能有所不同，但重要的是要留出足够的空间，以便“倾注的投资”可以流入狭小的空间。 铸造熔模是指将水、二氧化硅、石膏与蜡混合形成模具。 然后将熔融金属倒入该模具中进行铸造。 铸造完成并切割浇口后，您就得到了组装好的链条，准备进行抛光。

将此类 CAD 设计与 3D 打印机结合使用，实际上可以为珠宝商节省两天的工作时间，避免繁琐的工作。 如果设计师想要添加独特的功能或饰面，这也为更多的创造力提供了一定的灵活性。

3D 打印技术还可以实现创造性且经济高效的设计选择，例如混合金属珠宝设计兴起时的双金属铸造。 3D 打印混合金属设计时，仔细规划铸造过程非常重要。 首先，需要铸造温度较高的金属，然后浇注熔化温度较低的金属。 例如铸造铂和金时，图案中任何含有铂的部分都必须先铸造，因为它的熔化温度比金高。 然后倒入黄金。 这样您就可以 3D 打印混合金属零件，而无需进行打印后组装过程，从而节省时间和精力。

还可以抛一枚具有可动灵活魅力的硬币。 考虑一下铸造带有悬挂饰物的 3D 打印戒指的过程。 重要的是，将饰物固定在戒指上的跳环不要接触柱子或任何其他跳环。 CAD 设计的浇口将在铸造时将其固定到位，将饰物悬挂在远离戒指、戒圈和跳环的位置。 当铸造后切割簇时，吊饰在佩戴时可以自由移动。

同样的概念也适用于设计需要灵活性和运动性的网球手链或手链（例如网状手链）。 铸造手链时，CAD 绘制的浇口将各个部件固定到位，确保它们不会交叉。 然后，当稍后切割浇口时，零件就会表现出运动的流畅性。

要亲自进行实验，请使用 QR 码下载一个非常简单的 Christian Tse 设计（图 3）。 您可以看到设计是如何在 CAD 中绘制的，并尝试修改它或在 3D 打印机上打印它。

现在还可以使用 3D 打印进行现场石材铸造。 这种方法在珠宝制作过程中节省了大量时间。 例如，手工制作镶有 1 毫米钻石的网球手链可能需要大量劳动力。 现在可以将钻石放入蜡中进行铸造。 由于在铸造过程中金属在宝石周围形成，因此固定装置非常牢固。 记得用光加热石头，以便蜡“融化”并在推入爪子时使石头凝固。

或者，您也可以设计这样的手链，在蜡中切出一个切口，将钻石推入预制的镶爪中。 CAD 绘图中的销钉在蜡中会有一个小凹口（图 5 和 6）。

不同类型的 3D 打印机打印后的表面细度不同。 诀窍是预测 3D 打印机的分辨率。 这需要一些尝试和错误，但一旦您习惯了特定的打印机，您就可以在 CAD 中进行设计时预测其分辨率。

无论打印机分辨率如何，如果在成型零件后实施手动方法，所有成品表面的抛光都可以保持一致。 具体地，可以采用电磁抛光和陶瓷振动抛光，或者两种方法相继使用。

纹理精加工也可以在 CAD 中开始。 在处理带纹理或锤击的金色表面时，可以在 CAD 中设计表面凹凸，以实现带纹理的表面印象。 您仍然需要完成该零件，但这会减少大约 15% 到 20% 的成本。 成品看起来完全是手工制作的。

不要违背常规，采用设计并尝试实现制造自动化，而是“为制造而设计”。 换句话说，设计零件以尽可能实现制造自动化，并主动与现有的自动化系统合作。

想象一下一条 2 毫米的链条，完全镶嵌着钻石，看不到任何金属。 如果在 CAD 中进行适当设计，链条可以完全由 3D 打印机和机器人抛光机制造。 这为珠宝工匠腾出了时间，让他们可以专注于添加最后的修饰和装饰元素，例如链条吊坠。

随着时间的推移，我们可以将新技术进步与传统知识相结合，以提高产能、弥补劳动力短缺并缩短交货时间。 珠宝行业的资深人士深信此类创新无法替代手工工艺，因此对于尝试新技术犹豫不决。 然而，集成 3D 打印等新技术并不能取代旧方法。 这提供了一种与长辈合作的新方式，婚姻而不是离婚。 如果应用得当，技术可以帮助您生产高质量的定制作品。 了解 3D 打印流程后，您可以预测并利用现有技术进行创造性工作，从而节省时间和金钱，同时又不影响质量。

¹ https://finance.yahoo.com/news/3d-printed-jewellery-market-size-175100373.html#:~:text=GlobeNewswire-,3D%20Printed%20Jewellery%20Market%20Size%20Worth%20USD%2022751.13% 2000 万%20by，数据%20By%20Contrive%20Datum%20Insights

Christian Tse 是 Christian Tse Design & Manufacturing (CTD&M) 的创始人兼首席执行官，是一位屡获殊荣的设计师和颠覆者。 作为第三代珠宝商，Tse 于 1996 年推出了她的设计师系列，赢得了詹妮弗·洛佩兹 (Jennifer Lopez)、碧昂斯 (Beyonce)、莎拉·杰西卡·帕克 (Sarah Jessica Parker) 等名人粉丝的喜爱。 其南加州工厂处于高级珠宝创新的前沿，通过致力于效率和卓越的团队不断突破工程的创意界限。 欲了解更多， 访问 christiantse.com。