3D модель ювелирного изделия: основные параметры конструкции, опоры и ориентация

Правильно построенная 3D модель ювелирного изделия – это почти половина успешного литья. Чтобы лучше понять методы и параметры разработки цифрового дизайна для 3D-печати, важно понимать, как работает ваш настольный стереолитографеский 3D-принтер Form 3. В дополнение к процессу отверждения и наращивание очень тонких слоев смолы с помощью лазера, слои смолы подвергаются воздействию силе смещения во время печати, когда принтер перезагружается и готовит каждый следующий слой. Понимание процессов, задействованных во время печати, помогает понять параметры как для дизайна, так и для подготовки к печати. Кстати, 3d моделирование ювелирных изделий на заказ вы можете оформить на нашем специализированном сайте.

Эта статья предусматривает практическое знание программы моделирование CAD с файлами, которые можно преобразовать в формат STL или OBJ. Мы использовали Rhino5, но те же принципы применимы к любого программного обеспечения CAD, с которым вам удобно. Модели, представленные в качестве примеров, не претендующих на эстетическую ценность, но были созданы для демонстрации описанных принципов.

Другой технический процесс – литье – также должен повлиять на дизайн модели. Тот факт, что вы можете распечатать модель в своем принтере Form 3, не означает, что впоследствии она будет успешно отлита.

Механика 3D-печати ювелирных изделий

Отпечатки создаются на платформе сборки в Form 3 слой за слоем и эти слои очень тонкие. После печати каждого слоя платформа перезагружается, чтобы позволить печать следующего слоя. PreForm (бесплатное программное обеспечение Formlabs для подготовки к печати) позволяет загружать несколько 3D-файлов, затем ориентировать и позиционировать,
и поддерживать свои дизайны перед отправкой их на принтер. Это не инструмент проектирования и не замена программного обеспечения CAD.

Процесс печати ювелирных украшений

Form 3 использует лазер для укрепления слоя смолы между двумя поверхностями, погруженными в резервуар для смолы, в процесіякий называется утверждение. Лазер прокладывает путь в слое смолы, который определяется поперечным сечением вашей детали на разной высоте, начиная с «нижней части» вашего изделия, как это показано в программе PreForm. PreForm помогает в этом процессе, разрезая деталь по толщине, которая определяется выбранной высотой слоя. Для ювелирных моделей с мелкими деталями рекомендуется толщина слоя 25 мкм. Чем меньше высота слоя, тем больше слоев сгенерирует PreForm, что приведет к более мелкому деталировке, но до большего времени построения отпечатка.

Макет, который отображается в PreForm (рис. 1), показывает, как будет построен отпечаток, начиная с того места, где он находится на плоскости «пола», от «низа» вашего изделия до его верха. Вид модели в PreForm перевернуто с точки зрения того, как будет печататься в принтере (рис. 2). PreForm отражает нижнюю часть платформы сборки лицевой стороной вверх. В принтере эта поверхность опускается в бассейн смолы, по сути, выстраивая изделие вверх ногами.

В процессе лазерного отверждения смола прочно прилипает к платформе сборки и последующим слоям смолы и слабо прилипает к оптически прозрачной силиконовой поверхности резервуара для смолы. Толщина каждого строительного слоя определяется расстоянием между двумя поверхностями.
Например, когда вы устанавливаете толщину слоя 50 микрон в PreForm, машина будет использовать эту толщину, чтобы установить расстояние между поверхностями для каждого последующего слоя (рис. 3.1).

После затвердевания каждого слоя, платформа сборки и прикрепленные к ней слои должны отслаиваться от силиконовой поверхности резервуара для смолы. Для этого резервуар для смолы перемещается в сторону относительно платформы сборки и должен преодолевать силы адгезии и всасывания, удерживают слой смолы на поверхности силикона. Хотя эти боковые силы обязательно слабее, чем силы, которые удерживают деталь на платформе сборки, они могут вызвать деформацию или выход из строя печатной детали, если их не компенсировать.

3D моделирование ювелирного изделия

Поток смолы в резервуаре, который создается боковым движением отслаивание, является еще одной силой, которая действует на деталь. Платформа для уборки поднимается над поверхностью резервуара для смолы, чтобы очиститель очищал зону сборки от любого мусора или частиц, которые могут помешать утверждению следующего слоя, и обеспечивает циркуляцию смолы в резервуаре (рис. 3.2).
Различные смолы, которые используются для печати, сначала затвердевают в формы с помощью лазерного луча. Этот начальный процесс формирования не приводит до полного отверждения смолы. 3D-отпечатки прямо с машины часто называют «зелеными».

После того, как печать будет закончен, отпечатки должны быть полностью утверждены сочетанием тепла и света в сушилке Form Cure.
Стандартные материалы, такие как серый, белый и черный, можно использовать для презентационных моделей в зеленом состоянии без дополнительного отверждения. Функциональные смолы, в частности Castable Resin, требуют дополнительного отверждения, так как они достаточно мягкие в зеленом состоянии. Полностью затвердевшая деталь приведет к лучшему успеха литья. Тонкие детали затвердевают легче, чем толстые, а преимущество тонких и легких деталей заключается в том, что они имеют меньшую массу, которую необходимо контролировать в процессе отслаивания.

Основы цифрового дизайна для печати и литья

Кроме создания красивых дизайнов, дизайнеры ювелирных изделий должны работать в рамках параметров стоимости и процесса, уделяя пристальное внимание толщине и весе стенок. Ювелирные изделия обычно стремятся к снижению веса за стоимость материалов (драгоценных металлов) и удобства ношения, но при этом создают иллюзию обнадеживающего объема. Уменьшение веса и относительно небольшой толщины стенок помогает добиться успешных отпечатков за более короткое время и требует меньше смолы для сборки.

В процесса литья есть свои параметры успеха, которые мы рассмотрим. Тот факт, что вы можете распечатать свой дизайн, не означает, что вы можете его успешно отлить.
Мы рассмотрим некоторые основные принципы и объяснения. Обратите внимание, что следующая информация представлена как один из многих подходов к технических аспектов цифрового моделирования.

3D модель ювелирного изделия. Вес изделия и толщина стенки

Как описано ранее, на отпечаток действуют значительные силы, поскольку он создается слой за слоем.

Если деталь спроектирована так, чтобы быть очень тяжелой, она требует большей поддержки в процессе печати, чем легче деталь. Если деталь спроектирована так, чтобы быть очень легким, необходимо учитывать другие соображения, чтобы обеспечить успешное печать и литье.

При проектировании небольших и легких деталей следуйте минимальной рекомендуемой толщины стенок для достижения наилучших результатов. Образец перстня, изображен ниже (рис. 4.1 – 4.3), был смоделирован для демонстрации результатов той же модели с тремя толщинами стенок: 0,3 мм, 0,5 мм и 0,75 мм.
Толщина стенки 0,3 мм (рис. 4.1) имеет две основные проблемы: стенки отпечатков не прямые, а значительно вогнутые. Это результат того, что эти очень тонкие стенки подвергаются не только отслаиванию и растекание во время процесса печати, но также и любой небольшой усадке смолы во время процесса отверждения печати и дальнейшего постотвердіння.

Ювелирный цифровой 3д-дизайн

Отливка, с одной стороны, заполнена не полностью через тонкие стенки. Если переделать в течение нескольких попыток, деталь может заполниться полностью, а может и не полностью, но нет никакого способа преодолеть деформации оттиска.

При толщине стенки 0,5 мм (рис. 4.2) мы видим надежно полную заливку, но есть определенный перекос и вогнутость боковых стенок. Мы использовали напильник, чтобы сделать несколько надрезов вдоль сфотографированной поверхности, чтобы показать, что поверхность действительно вогнутая. Можно было бы продолжить опиливание, чтобы сделать эту поверхность идеально ровной, но это привело бы к опасно тонких стенок, которые не выдержали бы нагрузку, которую испытывает покупатель, носит перстень.

Толщина стенки 0,75 мм (рис. 4.3) хорошо работает в этом масштабе с уменьшенными искажениями. Одни и те же несколько разрезов напильником по поверхности дают очень незначительные углубления на поверхности, которые можно легко подпилить до плоской без значительного уменьшения толщины стенки. В результате получается конструктивно прочное кольцо, которое выдержит повседневное ношение.

3D модель ювелирного изделия

Большие изделия должны иметь практический вес для печати и производства. Если деталь слишком тяжела, для нее потребуется более прочная сеть поддержек при печати, чтобы она не отслаивалась от опор во время процесса отслаивания.
С практической точки зрения, тяжелые изделия увеличивают стоимость материалов, как конечного литого металла, так и смолы, используемой для печати, и, возможно, вызывают недовольство клиентов из-за того, что они слишком тяжелые во время ношения. Если изделие сконструирован слишком легким, он может деформироваться из-за силы отслаивания и отверждения.

Слишком легкая деталь может быть отлита из-за слишком тонкие стенки или компонентов, которые не могут быть заполнены должным образом в процессе литья, как отмечалось выше для небольших деталей.

Как это часто бывает при ручном изготовлении ювелирных изделий, крупные изделия должны иметь полую форму с минимальной толщиной стенок, которая будет поддерживать структурную целостность и допускать повседневное ношение. Изображен браслет шириной 18 мм имеет толщину стенки 0,9 мм.
Далее показаны три версии (рис. 5.1 – 5.3). Первый (рис. 5.1) отпечатанный со сплошной поверхностью по всему периметру, за исключением небольшого отверстия диаметром 3,5 мм для внутренней очистки изопропиловым спиртом (IPA) и заполнения пустого браслета формовочной массой для литья.

Поверхность, полученная с помощью Form 3, является гладкой и однородной, что дает форму и поверхность, готовую для приваривания пластины в небольшом проеме и окончательной обработки. К сожалению, это произведение нельзя отлить.
Вот основные причины, по которым любая попытка отлить это не так уж удастся:

• Промывание и затвердевания: будет очень сложно мыть и утверждать внутренние поверхности этой полой формы, а незатверджена смола может вступить в реакцию с литьевого формовочной массой и вызвать разрушение отливки.
• Формовочная масса 1: будет очень сложно полностью заполнить внутреннюю часть браслета формовочной массой, и даже если она была полностью заполнена, также будет трудно удалить формовочную форму после литья.
• Формовочная масса 2: когда смола выгорит, появится большая часть формовочной массы в форме внутренней части браслета, плавающая в пространстве, известная как сердечник, поддерживаемая только цилиндром формовочной массы диаметром 3,5 мм, который был отверстием. Этот небольшой цилиндр формовочной массы не может поддерживать эту сердцевину, особенно когда расплавленный металл с большой скоростью заливается в колбу.

Вторая версия (рис. 5.2) просто добавляет все больше и больше отверстий для доступа во внутреннюю полость браслета. Эти отверстия могут быть декоративными и служить неотъемлемой частью дизайна.