使用 Formlabs 3D 打印機(jī)以可鑄造蠟打印的復(fù)雜珠寶圖案（來(lái)源：Formlabs）

數(shù)千年來(lái)，金屬工匠一直使用蜂蠟手工雕刻工具或其他物品的模型。蠟?zāi)１话谝环N會(huì)變硬的材料中。當(dāng)蠟熔化后，硬化的外殼就變成了一個(gè)模具，液態(tài)金屬會(huì)被倒入其中。

如今，這一工藝被稱(chēng)為熔模鑄造，珠寶商們也稱(chēng)之為失蠟鑄造。它并沒(méi)有太大的變化，只是現(xiàn)在使用3D打印蠟和類(lèi)似蠟的可鑄造材料，速度顯著加快，定制性也更強(qiáng)。

您無(wú)需通過(guò)注塑成型或雕刻制作模型或圖案，而是使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 軟件設(shè)計(jì)零件，然后直接用蠟 3D 打印出來(lái)。目前有專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)、牙科和珠寶鑄造的軟件程序，因此您無(wú)需具備深厚的設(shè)計(jì)技能。您還可以通過(guò) 3D 掃描現(xiàn)有零件并將其上傳到 CAD 軟件進(jìn)行逆向工程。

3D打印讓您能夠打造獨(dú)一無(wú)二的圖案（無(wú)需更換模具），并將各個(gè)部件整合到3D打印圖案中，而無(wú)需組裝多個(gè)注塑成型的部件。例如，對(duì)于小型珠寶飾品，您可以一次性打印整棵圖案樹(shù)，無(wú)需組裝。

過(guò)去幾年，3D打印蠟?zāi)Ｒ殉蔀樵S多行業(yè)的首選方法。這項(xiàng)2023年的研究表明，到2031年，3D打印珠寶市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到9.89億美元，而2021年僅為4.89億美元。

使用 Polymaker Polycast 長(zhǎng)絲制作的 3D 打印模型鑄造的金屬部件（來(lái)源：Polymaker）

無(wú)需工具的制版

省去注塑（或雕刻）步驟，不僅意味著只需幾天（而非幾周）就能從數(shù)字設(shè)計(jì)到最終金屬部件的制作，還能節(jié)省一大筆成本。3D打印機(jī)制造商3D Systems表示，它可將鑄模成本降低高達(dá)95%。

此外，使用同一個(gè)數(shù)字文件，您可以在一天內(nèi)制作 3D 打印原型，用于形狀和貼合度評(píng)估。而且，您的 3D 打印機(jī)的功能遠(yuǎn)不止制作蠟?zāi)?。根?jù)型號(hào)，您還可以使用堅(jiān)韌的工業(yè)級(jí)聚合物為您的車(chē)間或鑄造廠制造工具、夾具和輔助設(shè)備。

3D Systems 提供完整的增材制造熔模鑄造解決方案（稱(chēng)為“數(shù)字鑄造廠”），其中包括軟件、材料和資源（來(lái)源：3D Systems）

蠟?zāi)?/span>3D打印技術(shù)

用于制作蠟?zāi)５?/span> 3D 打印有三種不同的類(lèi)型：大光聚合、材料噴射和 FDM 3D 打印。

1. 光聚合

為了制作精細(xì)的模型，例如珠寶或其他小尺寸、小批量的3D打印產(chǎn)品，桌面型聚合打印機(jī)是最常用的。我們所說(shuō)的聚合指的是立體光刻技術(shù)(SLA)、掩模立體光刻技術(shù)(MSLA) 或直接光處理技術(shù)(DLP)。

基本上，光聚合是通過(guò)激光或投影儀固化液態(tài)聚合物樹(shù)脂來(lái)逐層構(gòu)建物體。

光聚合也可用于工業(yè)用大型蠟?zāi)Ｐ突蚴褂霉I(yè)尺寸打印機(jī)進(jìn)行雕塑，然而，該過(guò)程需要一些后處理步驟，并且遵循材料制造商的指導(dǎo)方針來(lái)準(zhǔn)備用于熔模鑄造的模型至關(guān)重要。

最適合：珠寶和小尺寸、小批量的 3D 打印。

工作原理：使用通過(guò)光源固化的液態(tài)樹(shù)脂。這包括立體光刻(SLA)、掩模立體光刻 (MSLA) 或直接光處理(DLP)。

主要優(yōu)點(diǎn)：創(chuàng)建極其精細(xì)和復(fù)雜的模型。

重點(diǎn)考慮因素：使用工業(yè)打印機(jī)打印較大的蠟?zāi)⑿枰筇幚聿襟E。

2. 材料噴射：為了速度和光滑的表面。

與光聚合類(lèi)似，材料噴射是另一種 3D 打印技術(shù)，它會(huì)沉積一種蠟狀材料，并通過(guò)紫外線立即固化。不同之處在于其速度。

一種材料噴射技術(shù)稱(chēng)為按需噴墨(DOD)。該技術(shù)使用兩個(gè)打印頭噴灑兩種不同的材料；一種是部件的主要材料，另一種是可溶性支撐材料，可溶于液體溶液中，只留下光滑的模型。由于無(wú)需手動(dòng)去除支撐材料，這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了流程。

這項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)級(jí)設(shè)備，能夠一次性打印數(shù)十個(gè)模型，甚至打印超大型模型。3D Systems 的ProJet MJP 2500W Plus就是這樣一款打印機(jī)。該設(shè)備的最大打印尺寸為 294 x 211 x 144 毫米，是專(zhuān)為珠寶制造而設(shè)計(jì)的速度最快、生產(chǎn)效率最高的 3D 打印機(jī)之一。憑借最新推出的 ZHD 打印模式，該設(shè)備能夠以 8 μm 的層厚進(jìn)行打印，實(shí)現(xiàn)一流的表面質(zhì)量。這款工業(yè)級(jí)打印機(jī)當(dāng)然也擁有其工業(yè)級(jí)的價(jià)格。

最適合：速度和平滑的表面。

工作原理：沉積一種蠟狀材料，經(jīng)紫外線照射后立即固化。使用兩個(gè)打印頭分別創(chuàng)建模型和可溶解支撐。

主要優(yōu)點(diǎn)：通常比甕聚合速度快得多?？扇苄暂d體無(wú)需手動(dòng)去除。

關(guān)鍵考慮因素：工業(yè)機(jī)器通常采用這種技術(shù)，并且通常更昂貴。

3.FDM 3D打?。簽榱斯?jié)省成本。

經(jīng)典的FDM 3D打印機(jī)也可以使用蠟狀線材制作蠟狀模型，使其能夠生產(chǎn)模具鑄件。熔融沉積成型（簡(jiǎn)稱(chēng)FDM）是一種材料擠出的增材制造方法，其中材料通過(guò)噴嘴擠出并連接在一起以創(chuàng)建3D對(duì)象。

蠟基和可鑄造 3D 打印耗材可用于制作精細(xì)的可燃模型，用于熔模鑄造工藝。蠟基耗材含有真蠟或類(lèi)似蠟的化合物，而可鑄造樹(shù)脂或熱塑性耗材則經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可燃性與蠟相似，但材質(zhì)為塑料。它們?nèi)急M干凈且細(xì)節(jié)豐富，是將數(shù)字設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為耐用金屬物體的關(guān)鍵。PLA 可用于失蠟鑄造，但這些專(zhuān)用蠟基和可鑄造材料燃盡更干凈。

盡管 FDM 是最經(jīng)濟(jì)的選擇，但請(qǐng)記住您的模型需要一些后處理，例如打磨以去除燈絲層線。

最適合：預(yù)算低

工作原理：使用帶有蠟狀長(zhǎng)絲的經(jīng)典 FDM 3D 打印機(jī)。

主要優(yōu)點(diǎn)：制造模具鑄件的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的入門(mén)點(diǎn)。

重點(diǎn)考慮：模型可能需要后期處理，例如打磨以去除層線。

關(guān)于 3D 打印蠟

用于珠寶設(shè)計(jì)的 3D 打印蠟?zāi)？梢詫?shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖案，而這通常是手工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的（來(lái)源：Blue Cast）

正如我們上面提到的，All3DP 在其他指南中涵蓋了用于珠寶和工業(yè)模具制作的技術(shù)、流程和打印機(jī)。這里我們討論的是蠟、鑄造樹(shù)脂和其他用于鑄造的材料。它們并不完全相同。

您可以使用純蠟進(jìn)行打印，但較新的材料（例如可鑄造樹(shù)脂）的配方在鑄造過(guò)程中更加堅(jiān)固，并且燒制更清潔，還有其他特點(diǎn)。

例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 是一種丙烯酸塑料，具有優(yōu)異的燒蝕性能，常用于工業(yè)鑄造。這些材料并不總是適合直接替代蠟，因?yàn)橛行┎牧峡赡芘c磷酸鹽粘合和石膏粘合包埋材料產(chǎn)生不良反應(yīng)。務(wù)必確保鑄造材料與包埋材料相匹配。

蠟和鑄造材料需要注意什么

您的 3D 打印機(jī)可能僅兼容您 3D 打印機(jī)制造商生產(chǎn)的蠟，例如 Formlabs 或已停產(chǎn)的 Solidscape 打印機(jī)。如果您的打印機(jī)兼容第三方材料，請(qǐng)?jiān)谫?gòu)買(mǎi)可澆注材料時(shí)注意以下事項(xiàng)：

熔化時(shí)間：你的蠟或可澆注樹(shù)脂材料需要多長(zhǎng)時(shí)間才能從模具中完全熔化或燒盡？2小時(shí)，還是5小時(shí)？

灰分含量：低灰分或無(wú)灰分蠟材料在燒盡后，模具內(nèi)幾乎不會(huì)留下任何灰分或煙灰，而其他蠟材料則可能需要徹底清潔模具。

收縮率低：所有蠟和可澆注材料都會(huì)略微收縮，您需要考慮到這一點(diǎn)，因此了解收縮系數(shù)非常重要，該系數(shù)應(yīng)列在材料技術(shù)數(shù)據(jù)表中。

吸水率低：大多數(shù)可澆注樹(shù)脂如果不加覆蓋，都會(huì)吸收水分，因此您需要選擇具有一定防潮性能的樹(shù)脂，并將其存放在陰涼干燥處。

編譯整理：ALL3DP