ジュエリー製作での3Dプリント活用法

ジュエリー製作には、歴史的に「手工芸」と「ロストワックス鋳造」の2つがあります。どちらの技法も高度な専門知識を要し、時間がかかるうえ、失敗すると多大なコストが発生します。

しかし現在では、デジタルデザインと3Dプリントが、これらの伝統的な技法に革新をもたらしています。従来の工程を3Dプリントなどのデジタル技術で補完すると、ジュエラーにとってはデザインや生産の新しい可能性が生まれ、ジュエリーを購入するお客様に斬新なカスタマイズオプションを提供できるようになります。

3Dプリントを活用したジュエリーの製作工程は、デジタルの設計・製造プロセスでインベストメント鋳造（ロストワックス鋳造）の原理を保管します。

従来のロストワックス鋳造ではジュエラーが手作業で蝋から原型を彫り、その原型を型に入れて焼き固め、型の空洞に金や銀などの貴金属を流し込んで鋳造品を作ります。目標とする最終的な外観を実現するために、鋳造品を研磨して光沢を持たせるなどの仕上げが必要になります。

デジタルワークフローでは、ジュエラーはジュエリーデザイン用のCADソフトウェアを用いてデジタルでモデルを作成し、工業品質の3Dプリンタでジュエリー用の原型を製作し、型で鋳造します。ポジティブパターンの焼成後は、従来のインベストメント鋳造と同じ工程です。デジタルテクノロジーにより、時間を要する手作業の必要性が減り、デザイン自体の保存や修正、その後の再現が簡単に行えます。

これまで、カスタムジュエリーはデザインや製造工程が複雑なため、高価な特権とされてきました。しかし、デジタルツールの広まりとともに、ジュエラーは各顧客の好みに応じたカスタムジュエリーを基本サービスの一部または付加価値オプションの一つとして提供するようになっています。今日、宝石商に行って婚約指輪を依頼すると、ほとんどの場合はカスタムで独自のデザインを製作できるオプションがあります。

ジュエラーとお客様が一緒にデザインについて話し合い、1時間後にはお客様が実際の指輪のモデルを手に取り、試着することができます。ジュエリーの小売業者の場合、現地でのデジタルデザインと3Dプリントのスピードを組み合わせることで、デザイナーとお客様との間のフィードバックの期間を大幅に短縮することができます。

貴重な一点物を手彫りする必要がないため、デザインから生産への移行がより簡単かつ迅速に行え流ようになります。試着用のジュエリーはお客様の要望に応じて再度3Dプリントし、ロストワックス鋳造で製造することができますので、3Dプリントでカスタムジュエリーの製作費を大幅に削減できます。

3Dプリンタを活用することで、従来の技法で手彫りするのは極めて難しいデザインも製作が可能になります。さらに、鋳造対応レジンの画期的な進歩により、手頃な価格のデスクトップ型光造形プリンタで得られる品質の基準が覆されています。SLA光造形方式で鋳造用レジンを使用することで、細部まで非常に精度が高く、表面が滑らかなパーツを製作できます。

True CastレジンとCastable Waxレジンはどちらも、ジュエリー原型の3Dプリントにお使いいただけます。 True Castレジンは、厚さ5mmまでの複雑なジュエリーの精密鋳造を可能にするワックス充填材料です。繊細なフィリグリー、デボス加工文字、パヴェストーンの細かな配置に使用でき、一貫して優れた鋳造結果を得られます。Castable Waxレジンは強度と硬度に優れ、超微細な形状もしっかりと再現できます。生強度が高いため、線条細工などの細かい形状も高度に表現可能です。また、灰分ゼロのワックスを20％含んでいるため、クリーンな燃焼を実現します。 

3Dプリントは、微細な構造や複雑なデザインをより容易に実現します。長年課題となっていたデザイン上の制約がなくなったことで、米国だけでなく、南アジア、アジア太平洋や中東などでデジタル技術を習得したジュエラーたちからも、全く新しいジャンルのデザインが次々と生まれてきています。

デジタルツールは、ジュエリーのカスタマイズを容易にするだけでなく、デザインの大量生産をより容易にします。

加硫ゴム型は、ロストワックス鋳造用のワックスパターンを大量に製造するために使用されますが、「マスター」パターンは従来、インベストメント鋳造で手彫りのワックスパターンから作られています。

3Dプリンタで作るマスターモールドは、室温加硫（RTV）用の型や、より耐久性の高い高温加硫用の天然ゴム型などに使用できます。

「SLA光造形3Dプリントの高品質で宝飾品を造形できれば、3Dプリント製のパーツからマスターモールドに直接移行できます」とFormlabsのジュエリー部門のプロダクトマネージャー、Amos Dudleyは説明します。「3Dプリントが完了した時点で表面がすでにかなり滑らかなので、それ以上の仕上げ工程はほぼ必要ありません。それをそのままゴム型にして、生産時に使用する最終的なワックスパーツを製作することができます」

新しい技術が一般公開されてまもない頃は、まだ価格が高くインターフェースも複雑なため、実際にその最新技術を導入できるのは資金が潤沢にあり技術に精通しているユーザーに限られてしまいます。これまでのジュエリー向け3Dプリンタは、メンテナンスが大変で操作にも熟練したオペレーターが必要でした。また、導入するのに数千ドルもの投資が必要だったため、そうした設備を活用できるのは最大手のジュエリーメーカーや鋳造メーカーに限られていました。

3Dプリンタのコストが下がり、技術が発展するにつれて、生産方法としてデジタルワークフローが身近になりました。Form 4の作業手順は直感的でわかりやすく、誰でも15分で使い方を習得できます。さらに、99％を実現する信頼性でトラブルシューティングのコストがかからず、一貫した生産が可能です。

Form 4のようなプリンタのおかげで、小規模の独立系ジュエラーは、高い間接費や時間のかかる困難な学習を回避しながら、正確で一貫した生産を続けることができます。

ジュエリー用の大規模な3Dプリンタはコストが高く、また、デザインのデジタル化もハードルが高いと考えられているため、3Dプリント製のジュエリーは今後広く受け入れられる可能性を秘めているにも関わらず、その市場規模はまだ小さいと言えます。

しかし、ジュエリーの3Dプリント技術はますます使いやすく、身近なものになってきており、ジュエリー市場でのデジタルワークフローの活用もさらに成長が見込まれています。SLA光造形方式のデスクトップ型3Dプリンタも、その重要な構成要素の一つです。

ジェエリー業界における3Dプリントの未来には、多くの可能性が秘められています。デジタル手法を活用した教育が拡大を続ける中、デジタルワークフローはさらに身近なものになっています。Form 4のように正確で直感的な3Dプリンタなど、様々な技術発展によってデジタルワークフローの導入が容易になる中、True Castレジンのような鋳造用材料の開発により、ジュエラーは繊細なパーツを効率的に製造できるようになりました。

無償のサンプルパーツをお申し込みいただくと、鋳造用材料を使った造型品を実際にお手に取ってお確かめいただけます。また、ご不明点などについてはお気軽にFormlabsまでお問い合わせください。