Magazine Vendredi 4 octobre 2019 - 16:25

Les créateurs de bijoux impriment aussi

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La fabrication additive est actuellement un procédé bien connu et largement utilisé dans un grand nombre d’industries. Des ingénieurs, des chefs de projet ou encore des concepteurs tirent profit des nombreux avantages de l’impression 3D. Qu’en est-il du secteur de la bijouterie ? A3DM Magazine s’est intéressé aux créateurs de bijoux.

Par Giorgio Magistrelli, expert en fabrication additive, gestionnaire d’entreprises et de projets.

De manière générale, l’industrie de la bijouterie repose encore essentiellement sur des méthodes de conception manuelles et traditionnelles, et l’artisanat reste plébiscité par les secteurs du luxe, qui cherchent à éviter l’uniformatisation des produits. Mais justement, les nouvelles technologies ne sont plus uniquement associées à l’uniformisation et à la production de masse. La fabrication additive est le symbole de la production sur mesure et à la demande ; elle offre également un gain de temps et une productivité accrue par rapport à l’artisanat, en réduisant les temps de conception, les coûts d’énergie et de main-d’œuvre. Il n'est donc pas étonnant que l’impression 3D ait investi les secteurs du luxe, de la bijouterie ou de la joaillerie. La technologie fonctionne également avec de nombreux matériaux dont les métaux précieux, composants essentiels des bijoux : bagues, boucles d’oreilles, broches, bracelet, pendentifs, etc. De nombreux avantages !

Les avantages de la fabrication additive pour la bijouterie

Une conception et un design sans limite

Premier avantage de taille : contrairement aux méthodes de conception traditionnelles, la fabrication additive permet de créer des géométries complexes, avec toutefois des contraintes selon les procédés utilisés.

Des pièces uniques et sur mesure

L’avantage le plus reconnu, cité un peu plus haut, est sans doute sa capacité à fabriquer des pièces uniques, sur mesure, personnalisées, à des prix quasiment identiques à ceux des méthodes de fabrication traditionnelles, et ce quelle que soit la forme du bijou.

Productivité de petits lots

Offrant la possibilité de produire plusieurs petites pièces – y compris des pièces de formes différentes – sur un même plateau d’impression, l’impression 3D est spécialement indiquée pour la production de petits lots d’objets, comme c’est le cas pour la bijouterie. Elle permet de gagner du temps de production, notamment vis-à-vis des techniques traditionnelles de modelage comme la cire CNC ou les moules en aluminium pour la coulée, mais aussi de relocaliser la production et ainsi de réduire, voire supprimer les délais de livraison.

Optimisation de la conception

Nous avons souvent répété dans A3DM Magazine que les technologies additives permettent de réduire le poids des pièces grâce à des conceptions et des designs originaux issues de l'optimisation topologique. Ainsi, les structures internes des bijoux peuvent être réalisées en treillis pour alléger la pièce. Dans le secteur de la bijouterie, les contraintes techniques, principalement de résistance, sont moindres que dans les industries aéronautique ou automobile. Les ornements décoratifs, les bagues, les boucles d’oreilles, les broches, les pendentifs ou encore les colliers ne doivent pas nécessairement être solides à l’intérieur et peuvent utiliser des structures dites « en nid d’abeilles ».

Des matériaux innovants

L’offre en termes de matériaux imprimables est en constante évolution. Au-delà du plastique ou des résines, il est également possible de travailler en fabrication additive avec des métaux précieux tels que l’or, le platine, le laiton argenté, le bronze, mais aussi avec différentes options de placage.

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Pièce de haute couture « portable » imprimée sur une machine EOSINT P 760 avec de la poudre de polyamide.

Les freins pour les créateurs de bijoux

La taille

Le format des imprimantes 3D et les épaisseurs de couches imprimées définissent des limites de taille des pièces et des détails que l’on peut imprimer. Celles-ci sont résumées dans le tableau ci-dessous.

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Suppression du support et finition

Dans la plupart des procédés d’impression 3D, les supports sont essentiels pour que les imprimeurs puissent produire des pièces avec précision. Si certaines technologies comme la fabrication par jets – ou pulvérisation – de gouttelettes DOD (Drop-On-Demand) utilisent des supports dissolvables, d’autres telles que les procédés SLA et DMLS / SLM exigent que les supports soient supprimés manuellement. Pour ces technologies, toute surface avec laquelle le support est en contact nécessitera un post-traitement supplémentaire pour obtenir une finition lisse.

Perte de l’impact humain

Les bijoux sont encore considérés comme des objets intimes et personnels, dont une forte valeur ajoutée vient de l’artisanat. L’industrie de la bijouterie a donc quelques réticences à adopter l’impression 3D ou à communiquer sur l’utilisation de machines telles que des imprimantes 3D pour la fabrication des bijoux.

Les avantages l’emportent-ils sur les inconvénients ? 

Les bijoutiers et leurs clients sont de plus en plusnombreux à s’intéresser à l’impression 3D. Lesavantages économiques et la flexibilité de laconception sont des critères qui font pencher labalance. Les cas se multiplient et aident la technologieà répondre aux besoins et à lever les freins.

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L’atelier du futur

Cécile Srl est une petite société de la province d’Arezzo, en Italie. Située à Monte San Savino, dans les collines de la Vallée de Chiana, elle est un parfait exemple d’atelier artisanal moderne capable de condenser des techniques de travail traditionnel et des technologies nouvelles comme l’impression 3D. Elle est active depuis plus d’une décennie dans le champ du modélisme et du design. L’atelier créatif s’est élargi aux secteurs de la bijouterie et des accessoires de mode, en utilisant ses « artisans digitaux ». L’arrivée de l’impression 3D a transformé la philosophie de production et les ambitions de la société.

Cécile Srl propose maintenant un service de développement de dessins CAO (conception assistée par ordinateur), de scans 3D, de prototypes et de petites productions sur mesure. L’impression 3D est au cœur de son travail. Au fil des années, elle a adopté et sélectionné différents types d’imprimantes, comme le système CPX3510, qui lui permettent d'assurer le respect de standards élevés en termes d’efficacité, de précision et de rapidité. Après une phase de conception, l’impression 3D permet de réaliser rapidement des prototypes avec différents matériaux et définitions en fonction des besoins et de la nature du projet. Grâce à des machines à cire, elle permet également de réaliser des modèles de très haute résolution, prêts à être fondus dans l’or, l’argent ou d’autres métaux avec la méthode à cire perdue (microfusion). La société Cécile Srl propose ainsi de créer des produits cohérents avec le projet initial, caractérisés par une haute qualité technique et un excellent niveau de précision des détails.

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L’impression 3D d’or 18 carats

Si les images valent plus que les mots, les boutons de manchette et les bagues 18 carats conçus par Digital Forming valent bien un roman. C’est une histoire dans laquelle les trois protagonistes, tous spécialisés dans un domaine, se sont associés pour devenir créateurs d’art. Cooksongold Precious Metals (CPM) est un important fournisseur européen de métaux précieux pour la fabrication additive. Basé à Birmingham, au Royaume-Uni, il fournit des alliages d’or, d’argent, de platine et de palladium. Cooksongold est également un important affineur de métaux précieux possédant le statut « Good Delivery » de la London Bullion Market Association. La société anglaise de logiciels Digital Forming offre aux entreprises le moyen de créer des produits sur mesure pour leurs clients. Son équipe d'ingénieurs a développé une interface et une plate-forme de personnalisation en ligne, comprenant un logiciel et une chaîne d’approvisionnement, qui peuvent être concédés aux marques sous licence. L’idée s’appuie sur les interfaces de personnalisation actuellement présentes sur le marché, mais elle est plus révolutionnaire dans la mesure où elle offre un moyen de personnalisation beaucoup plus étendu dans une expérience 3D complète. EOS n’est plus à présenter.

Ensemble, ces trois acteurs ont relevé le défi consistant à développer la technologie de frittage laser direct de métal (Direct Metal Laser Sintering - DMLS) pour l’adapter à l’or. La nature de ce défi réside dans les propriétés physiques spécifiques de la matière première elle-même. Grâce à ses vastes connaissances en traitement de l’or et aux résultats prouvés d’EOS en matière de frittage laser, Cooksongold a pu tirer profit d’une technologie éprouvée pour le traitement de l’or et a réussi à imprimer de l’or jaune 18 carats, de l’or rouge 18 carats, de l’or blanc 18 carats, de l’argent 925 et du platine 950. La société a su sélectionner les paramètres sur les systèmes EOS M080 et M100. Elle fabrique également ses propres poudres atomisées au gaz et optimisées pour une grande « fluidité ». Un ingrédient spécial a été rajouté dans la matière première afin de pouvoir être imprimer correctement. Le laser a également dû être retravaillé avec une résolution extrêmement élevée. Ses paramètres ont été développés spécifiquement pour le traitement de l’or. La puissance du faisceau imprègne la matière première plus rapidement afin d’améliorer l’aspect de la pièce finale, en évitant les couches visibles et en résultant en des pièces de pleine densité et pas de porosité.

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Artforge implémente l’impression 3D pour la création de bijoux

Artforge Studio est un atelier créé par un artiste anglais spécialisé dans les projets innovants et créatifs. Avec plus de trente ans d’expérience dans le secteur de la bijouterie, Simon Walker est un orfèvre expert en techniques de bijoux. Intrigué par l’impression 3D, les matériaux de moulage et la fabrication d’outils, il a décidé de tester la technologie. De nombreux clients d’Artforge Studio souhaitent restaurer ou transformer des pièces qui ont été endommagées ou perdues au fil des ans. Ils souhaitent souvent utiliser des matériaux précieux tels que de l’or ou des pierres. Le créateur travaille sur une imprimante 3D industrielle de 3D Systems, la FabPro 1000, avec les matériaux FabPro JewelCast GRN et FabPro Tough BLK. Cette machine utilise le procédé DLP (Digital Light Processing), une technique qui permet d'obtenir des détails d'une grande finesse, ainsi qu'une précision et une finition de surface similaires aux machines de stéréolithographie (SLA). Avec un volume d’impression de 125 mm x 70 mm x 120 mm, la FabPro 1000 peut imprimer une pièce qui remplit la plate-forme ou construire plusieurs petites pièces simultanément pour générer plusieurs itérations pour une impression haute performance. Le matériau JewelCast GRN, une fois polymérisé, peut être utilisé pour fabriquer des moules ; et la fait de pouvoir le sculpter ou le stocker ouvre d’autres possibilités qui permettent au bijoutier d’ajouter un savoir-faire artisanal individuel aux articles de son choix. « Les modèles JewelCast GRN imprimés en 3D ne se dégradent pas dans le temps. Si vous laissez tomber un modèle en cire, il peut se casser, mais ces modèles JewelCast sont élastiques, ce qui facilite la manipulation », explique Simon Walker. La conception numérique accélère la production et accroît la créativité d’Artforge.

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Des performances artistiques exceptionnelles 

Joshua Harker, basé à Chicago, se décrit comme un « artiste, sculpteur, musicien, aventurier numérique, architecte de la fantaisie et fauteur de troubles ». Il est considéré, dans le monde de l’art, comme un pionnier et un visionnaire de l’ « art de la fabrication additive et de la sculpture ». L’un de ses derniers défis a été de créer une coiffe délicate et complexe avec des techniques d’impression 3D. Il a imprimé sa pièce de haute couture « portable » sur une machine EOSINT P 760 avec de la poudre de polyamide. Après que Joshua Harker a consacré plus de cent heures à la conception, la société EOS a été en mesure d’imprimer la pièce entière en moins de vingt-six heures. L’artiste a également a également réalisé un travail de finition de surface. Il a créé nombre de bijoux plus originaux les uns que les autres, aux géométries parfois très complexes, dont beaucoup n'auraient pas pu être réalisés avec des techniques de fabrication traditionnelles. L'artiste est persuadé que l’industrie de l’art et de la mode réalisera bientôt les capacités de l’impression 3D et commencera à en tirer profit.

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