揭秘3D打印珠寶全過程

　　3D打印因其快速成型的技術優勢，正被廣泛的運3D列印用到各個領域當中，其中也包括了珠寶高級定制產業。如今，3D打印技術日漸成熟，令過去一直保持高冷姿態的珠寶定制，更接地氣。與此同時，3D打印也解決了很多因設計過於復雜，而無法快捷准確展現設計意圖的制作難題。盡管如此，3D打印珠寶對大多數人而言，仍過於神秘。因此，本期筆者將以圖文並茂的形式，為大家揭開珠寶制作的神秘面紗。

　　Step1:設計珠寶

　　設計初期，要將金屬類型以及顏色等細節問題考慮周全，以最大程度的貼合鑽石的真實色彩。大多數情況下，客戶會提供自己喜歡的設計方案或是類似樣品，制作團隊需要花費大量精力去研究設計，勾勒珠寶設計RP草圖，並反復進行研究修改。

　　Step 2：掃描鑽石

　　將每一顆精美的鑽石放入掃描儀，為鑽石創建一個尺寸、結構以及布局都很精准的打樣三維虛擬模型。根據鑽石的在線模型，設計師可以准確的創建珠寶與金屬托的比例，樣品目的是令最後的裝配更加貼合，看起來更美觀。

　　三維掃描，建立精確的鑽石數字模型

　　掃描過程中，為能最大限度地提高彩色鑽石中心光澤度，通常境況下，會將一個反射器包裹在珠寶的底層結構中，也就是將反射器放置在鑽石或寶石下方，一個杯狀的結構中，通過掃描鑽石的輪廓看是否能與其完美匹配。

　　Step 3：創建虛擬模型

　　設計團隊使用了最新的犀牛技術，為珠寶創建虛擬模型。借助虛擬模型，設計師可以准確地設計首飾上的每一個環節，令每個部門都合乎比例，從而保證最終的成品更具誘惑力。

　　與此同時，設計師也可以獲得關於珠寶的准確信息，除了外型美麗，用戶佩戴起來也更為舒適。在某些情況下，設計團隊會根據以往的經驗，向用戶提出一些修改建議，以確保最終成品佩戴更為舒適。

　　Step 4：3D打印模型

　　修改後的數字模型被發送至一台樹脂3D打印進行打印，得到一個高分辨率的鑽戒3D蠟模樣本。

　　之後，設計團隊會仔細檢查3D打印出的鑽戒蠟模，確保它能夠准確地反映出原設計，此環節對於質量把控是一個關鍵點，因為這是制造過程中的第一個樣品，如果鑽戒的蠟模副本不能准確的匹配，設計團隊還將重新返回繪圖板，創建另一個可用的設計。

　　Step 5：鑄造模型

　　一旦模型完成，就可以開始鑄造模型了。蠟模被連接到一個鑄造樹，開始每個首飾件的模具制造。當然，每件首飾的模型都是單獨創建的，為後面的工序做好准備。實際上，該過程是一個多鑄件鑄造，每個模型都是單獨的零件制造。

　　鑄造支架放進鑄造爐中進行加熱

　　在蠟樹的周圍創建石膏模具，經過真空處理後可去除氣泡。模型干燥過程中，內層的蠟燃燒，最後留下一個負模具的首飾，再將熔化的金或白金倒入模子，進行冷卻。

　　一枚戒指和它的鑄造模型

　　最後的步驟，便是將石膏模具是從黃金或白金的周圍剝離，並在樹上添加各種首飾節。

　　Step 6：組裝飾品

　　從鑄件樹上剪下首飾的每個部件，在裝配之前進行排序，選擇不同粗細型號的挫打磨每一節珠寶，並在必要時可用轉筒進行篩選。待一切准備就緒後，就可以將各個部件焊接在一起，完成最後的組裝。

　　Step 7：鑲嵌寶石

　　待完成安裝並且做完預拋光後，就可以鑲嵌寶石了。即使在設計階段就預先設定好了中心寶石的位置，卻並不適合鑲嵌側面的邊石。為能最大程度的保證精度與精度優勢，負責鑲嵌寶石的技師，要在顯微鏡下，用電鑽在戒壁側面為每個將要鑲嵌邊石的位置鑽孔。

　　Step 8：拋光和雕刻

　　當鑽石被一顆顆嵌入珠寶首飾的戒托後，最後再進行一次更徹底的拋光。若想逆向工程得到一枚足夠閃耀的鑽石首飾，對戒托金屬材質本身的光澤，也是有要求的。

　　Step 9：珠寶質檢

　　珠寶首飾完成後，設計團隊要不斷地評估每一個制造過程中的珠寶質量，這是一件完美設計所必不可少的工序，質量檢查也是連續進行的。

　　珠寶質量評估

　　當中，會有很多小細節是制造過程中沒有討論到的。例如，如果主石的顏色是黃色，那麼將其嵌入24K金的戒托，可以最大程度的展現石材的顏色特點，但如果它是一顆華麗的粉紅色鑽石，那麼玫瑰金的戒托將是最佳選擇。

　　如此，一件3D打印珠寶算是完工。3D打印技術，彌補了工匠所不能完成的復雜線條與鏤空等“硬傷”。所有的石膏模與蠟模，只需設定好程序由機械操作，精准度高，再復雜多變的造型也可以通過電腦設定打印出來。此外，比起那些價格昂貴的高級珠寶定制，3D打印珠寶無疑是普通百姓人人可以買得起的。

常見於3D打印設計中發生的5大錯誤

　　在為了最終的3D打印設計結果而建立的3D模型有什RP麼還是很招人煩的，這是因為最終的3D打印而采用的3D模型並沒有一個完全統一的標准。這就導致了多種變量的出現：不同的3D打印機型號、不同的建模軟件、不同的3D打印材料甚至還有不同的3D打印技術。這些都會反應在最終3D模型的成品上。所以若是作為一名3D列印的設計師，要是感覺設計一個好使的3D模型感到很困難，那簡直可以說是再正常不過了。現在來看看在把3D模型變成實物的過程當中較為容易出現的五大問題。

　　每一種打印耗材的性能都是不一樣的。有的脆弱有的強韌，有的柔軟有的堅硬，有的光滑有的粗糙，有的密度大有的密度小，等等。所以在決定采用3D打印工藝來生產產品之後，最理想的情況是您在畫3D模型圖稿之前已經想好要采用什麼耗材來打印這個對像了。比如說，如果您想用陶瓷3D打印，就可以針對陶瓷3D打印的特點來提前構想打印中必須使用到的支撐用懸垂結構，對其外觀突出的部分設計合適的加固元素，還有合適的轉角設計等。

　　請大家一定要清楚，您采用的打印材料已經決定了您必須遵循適合這種材料的3D模型特征，如果不能滿足這些特征，在實際打印時就很容易出瑕疵和問題，甚至出現根本無法打印的情況。

　　每一種3D打印材料都是不同的。請在選擇您的打印材料之前先閱讀相應的材料指南。

　　解決方法：請嚴格按照您選定的耗材的設計特征來制作您的3D模型。最好是在您開始建模型之前先閱讀相應材料的設計指南。如果您不確定想要使用哪種打印耗材，您可以隨時查閱我們的材料指南頁面。

　　在3D打印中，不僅僅是耗材特性各不相同，就連打印工藝也有很多種。各個不同的打印工藝也代表著對打印對像的不同要求。比如說：打印ABS、PLA、鋁合金或者類橡膠材料的時候，您可以打印帶有互扣結構的3D模型，而打印金、銀、銅、樹脂、高精高韌ABS時則無法打印帶有互扣結構的模型。原因和耗材特性無關，而是因為所采用的打印工藝不同導致的。

　　ABS和PLA耗材我們采用一種名叫FDM的技術來進行3D打印，它支持雙噴頭，可以用其他種類耗材作為支撐材料來進行打印，因此可以打印一些互扣結構。而鋁合金和類橡膠材料我們采用一種名叫SLS的技術來進行3D打印，由於它是一種基於粉末的打印方式，無需支撐材料也可以打印互鎖結構。而對於貴金屬來說，我們則必須采用失蠟法，所以無法制作互扣結構，而樹脂、高精高韌ABS的打印我們采用一種叫做SLA的基於液體的3D打印技術，也是無法生成互扣支撐的。

　　解決方法：您可以隨時查閱我們的材料指南頁面，這裡會列出不同材料所采用的打印工藝名稱，及針對各個打印工藝的設計指南。

　　重要的事情說三遍：3D模型的壁厚一定要符合打印要求！3D模型的壁厚一定要符合打印要求！3D模型的壁厚一定要符合打印要求！

　　3D模型壁厚不符合打印要求是目前我們遇到的最最頻繁的問題。很多3D模型打印成品不理想，或是無法打印都是因為這個原因。當模型壁厚過薄的時候，模型上一些細小的部分就無法打印，或者因為過於脆弱很快就折損壞掉了。當打印壁厚過厚的時候，偶然會出現因為內部結構壓力過大而導致打印實物開裂，或者破損的情況。

　　采用合適的打印壁厚是保證成功打印的最關鍵的因素

　　您是否已經閱讀過如何做3D打印設計文章?您是否已經根據本文頭兩點選好了打印耗材?壁厚確認過了嗎?太好了，那我們來看看第四點：文件分辨率。

　　在3D打印的世界中，STL是最常見的文件格式，這種文件格式是以三角面作為基礎的，這也意味著您的3D模型也將被轉換成這樣一個由三角面組成的模型。大多數的3D建模軟件都能夠輸出STL格式的文件，並且設置所需的分辨率。下圖就是展示同樣的模型，在不同的分辨率輸出條件下最後呈現的效果，分辨率從左到右由高到低排列。

　　選擇一個合適的分辨率對打印出一個高質量的模型來說非常重要。

　　分辨率過高和過低都容易造成打印中的問題：

　　分辨率過低：請您注意，輸出文件分辨率過低必然會影響打印成品的質量。低分辨率意味著您的STL文件上的每一個三角面都過大，因此會造成您的打印成品表面不夠光滑。結果將是一個類似“像素化”的成品。分辨率過高：輸出文件分辨率過高會導致您的文件過大，導致我們的3D打印機無法處理。文件過大還有可能因為保存了過於精細的細節，是我們的3D打印機無法打印的。所以我們的建議是，請您輸出的文件大小不要超過100MB。

　　解決方法：對於絕大多數的3D建模軟件，當您需要輸出一打樣個文件時，它會要求您定義容錯度(tolerance)。這個tolerance定義的是輸出的STL網格文件上的格點到您原有模型間的最大距離。我們建議選擇0。01mm。因為小於0。01mm的容錯是無意義的，因為3D打印機無法打印出比這更小的細節。而當容錯度大於0。01mm時，有可能能在實物表面看到肉眼可見的三角面。

　　3D建模軟件的種類非常的多。有些是為3D打印特別設計的，有些則主要被用於3D渲染或其他別的用途，很多建模軟件需要在輸出3D打印模型前做進一步編輯。比如，設置層厚在有些建模軟件中可以自動實現，有些則必須手動完成。

　　就算您使用的是初級3D打印建模軟件(比如Tinercad)，在制作一個鏤空模型時您也還是可能遇到困難。這種情況下，我們推薦您下載一個叫做Meshmixer的免費軟件。

　　如果您用的是Blender(主要用於3D制圖和動畫)，SketchUp(主要用於建築和微縮模型)，或者ZBrush(3D藝術家們最愛的雕刻軟件)，那麼您需要對您的3D模型進行進一步的處理。根據您使用的軟件種類，模型壁可能需要進一步連接，模型可能需要做封閉處理，壁厚可能需要設置和應用，打印尺寸可能需要再設置一次等等。每一種軟件都有些許不同。

　　解決方案：去這些軟件的官網尋找3D打印操作指南，或者在網上搜索有用的教程。如果您實在還是搞不定，那麼建議您將輸出的模型再放到Meshmixer這個免費軟件中，再用裡面的3D打印准備工具再做一次檢查和處理。

　　不要太擔憂：其實真樣品正制作3D打印專用模型的時候逆向工程您會發現比想像的要簡單。只需要確保您了解自己的3D建模軟件，確保您了解想要使用的3D打印材料的相關知識就行了。