Impression 3D MJP pour la joaillerie : de la CAO au modèle en cire

Un nouveau bijou peut commencer par quelques lignes dans un logiciel de CAO. Mais avant de devenir une pièce en or, en argent ou dans un autre métal précieux, ce design doit encore franchir une étape essentielle : devenir un modèle physique suffisamment précis pour être intégré au processus de fonderie.

Et c’est souvent là que les choses deviennent intéressantes.

Que faire lorsqu’un design est particulièrement complexe? Lorsqu’un client demande une personnalisation? Lorsqu’il faut produire plusieurs variantes d’un même modèle? Ou lorsqu’un modèle doit être fabriqué rapidement sans créer un nouvel outillage?

La fabrication additive propose une réponse directe : produire le modèle de cire à partir du fichier numérique.

C’est précisément l’application pour laquelle les solutions MultiJet Printing (MJP) de 3D Systems ont été développées. En combinant une imprimante dédiée aux modèles de joaillerie, des matériaux de cire et le logiciel de préparation 3D Sprint, le workflow peut passer directement de la conception numérique à un modèle destiné à la fonderie à la cire perdue.

En joaillerie, quelques fractions de millimètre peuvent avoir une importance considérable.

Un modèle peut comporter des détails fins, des arêtes nettes, des formes organiques ou des géométries complexes. Pour que le résultat final reste fidèle au design original, le modèle de cire doit reproduire ces caractéristiques avec précision.

La ProJet MJP 2500W Plus a été développée spécifiquement pour produire des modèles de fonderie en cire destinés à la joaillerie. Elle utilise des matériaux VisiJet 100 % cire conçus pour produire des modèles fidèles à la CAO, avec des arêtes nettes et une définition précise des détails. 3D Systems indique également que certains de ces matériaux sont conçus pour fondre comme des cires de fonderie traditionnelles et brûler sans résidus de cendres.

La MJP 300W Plus propose plusieurs modes d’impression adaptés à différents besoins de production. Son mode Premium ZHD utilise une épaisseur de couche de 8 μm, tandis que les modes QHD et XHD utilisent respectivement des épaisseurs de couche de 14,1 μm et 16 μm. La précision dimensionnelle typique annoncée est de ±0,0508 mm par 25,4 mm de dimension de pièce.

La MJP 300W Plus propose également un mode QHD avec une résolution annoncée de 2 400 × 1 800 × 1 800 dpi. Ces différents modes permettent d’adapter le compromis entre niveau de détail, qualité de surface et productivité au modèle à fabriquer.

L’objectif n’est donc pas simplement de produire un modèle qui ressemble au design original. Il s’agit de reproduire le plus fidèlement possible les caractéristiques du modèle numérique avant son intégration au processus de fonderie.

La réponse se trouve dans le workflow.

Lorsqu’un modèle doit être produit de manière traditionnelle, différentes étapes intermédiaires peuvent être nécessaires. Selon l’application, la création d’un modèle maître et d’un moule peut également faire partie du processus.

L’impression 3D en cire permet une autre approche : le fichier numérique devient directement le point de départ de la fabrication du modèle.

Modèle CAO → préparation numérique → impression en cire → fonderie à la cire perdue → pièce métallique

Cette approche permet de produire directement un modèle physique à partir du design numérique. Une modification apportée au fichier CAO peut ensuite être préparée pour une nouvelle impression, sans devoir nécessairement recréer un modèle maître ou un moule pour chaque variation.

C’est particulièrement intéressant pour les bijoux personnalisés, les petites séries et les designs qui nécessitent plusieurs itérations.

La fabrication additive ne remplace pas toutes les méthodes traditionnelles de la joaillerie. Elle offre plutôt une nouvelle manière de produire certains modèles lorsque la personnalisation, la complexité géométrique ou la flexibilité du processus sont prioritaires.

Une imprimante de précision ne peut produire que les données qui lui sont correctement préparées.

C’est pourquoi le logiciel joue un rôle essentiel dans le workflow.

3D Sprint est le logiciel de préparation et de gestion de fabrication additive de 3D Systems. Il permet de préparer les données numériques et d’organiser les modèles pour les systèmes compatibles.

Dans le domaine de la joaillerie, les fonctions de préparation vont au-delà du simple positionnement des modèles. Sur la MJP 300W Plus, les sprues et runners sont notamment accessibles via la fonction Strut, ce qui facilite l’ajout de structures nécessaires à la préparation de certaines pièces pour la fonderie. Le logiciel intègre également la fonction Surface Enhance, destinée à améliorer certaines surfaces selon les besoins du modèle.

Le résultat est un workflow plus cohérent :

Conception CAO → préparation dans 3D Sprint → impression MJP → modèle de cire → fonderie

La préparation numérique devient ainsi une véritable partie du processus de fabrication. Le résultat final dépend non seulement de l’imprimante, mais aussi de la manière dont le modèle est préparé pour la production.

Tous les modèles de joaillerie ne nécessitent pas exactement le même compromis entre résolution, vitesse et productivité.

C’est pourquoi la MJP 300W Plus propose plusieurs modes d’impression.

Le mode XHD vise un équilibre entre vitesse et qualité pour la production de lots importants.

Le mode Premium ZHD, avec une épaisseur de couche de 8 μm, est conçu pour produire des modèles très détaillés, notamment pour les surfaces orientées vers le haut.

Le mode QHD offre une résolution de 2 400 × 1 800 × 1 800 dpi selon les spécifications de 3D Systems.

Cette flexibilité permet d’adapter le processus au modèle à produire. Une pièce très détaillée peut nécessiter une priorité différente d’une production composée d’un grand nombre de modèles.

La meilleure configuration n’est donc pas nécessairement celle qui maximise uniquement la résolution. Il faut choisir le mode qui correspond au niveau de détail, à la géométrie et au volume de production recherchés.

La joaillerie est un secteur où la personnalisation occupe une place importante.

Un modèle peut être modifié pour répondre à la demande d’un client. Une collection peut nécessiter plusieurs tailles ou variantes. Un nouveau design peut être testé avant d’être intégré à une production plus importante.

Dans ces situations, la fabrication numérique offre une grande flexibilité.

Le design peut être modifié dans le fichier CAO. Le nouveau fichier peut ensuite être préparé et imprimé.

Cette possibilité de revenir rapidement du modèle physique au modèle numérique et vice versa permet de réduire la distance entre la conception et la production.

Le processus de développement devient ainsi plus flexible : un design peut être testé, modifié et reproduit au fur et à mesure que le projet évolue.

L’un des meilleurs moyens de comprendre la valeur d’un workflow est de regarder ce qui se passe dans un environnement de production réel.

Narsakka, une entreprise finlandaise de joaillerie, a intégré une solution d’impression 3D en cire de 3D Systems pour produire des modèles destinés à la fonderie.

Selon l’étude de cas publiée par 3D Systems, Narsakka peut produire 60 à 100 modèles de cire en seulement quatre heures, ce qui a permis de réduire ses délais de production de plusieurs semaines à quelques jours.

L’entreprise utilise la ProJet MJP 2500W avec le matériau VisiJet M2 CAST. Le workflow utilise également des supports solubles et fusibles, permettant un retrait des supports par lots et un accès rapide à des modèles prêts pour la fonderie.

L’étude de cas met également en évidence un autre avantage du workflow numérique : la flexibilité. Narsakka utilise la solution à la fois pour des lots de production importants et pour des productions plus spécialisées de bijoux sur mesure.

Selon 3D Systems, l’entreprise a également éliminé le besoin de modèles maîtres et de moules en caoutchouc dans son processus, et rapporte un taux de réussite de 100 % pour les pièces produites dans le cadre de l’étude de cas. Ces résultats doivent naturellement être compris dans le contexte spécifique de l’application et du processus de Narsakka, mais ils illustrent concrètement le potentiel d’un workflow numérique intégré.

Toutes les technologies d’impression 3D ne répondent pas aux mêmes besoins.

Pour la fabrication de modèles de joaillerie, plusieurs éléments doivent être considérés simultanément :

• la précision;

• la capacité à reproduire les détails fins;

• la qualité de surface;

• le matériau utilisé;

• la compatibilité avec le processus de fonderie;

• la vitesse de production;

• le niveau de post-traitement nécessaire.

C’est ici que l’approche de 3D Systems devient intéressante. La solution ne se limite pas à une imprimante.

Elle combine une technologie MJP conçue pour les modèles de joaillerie, des matériaux de cire compatibles avec la fonderie et un environnement logiciel permettant de préparer les fichiers pour la fabrication.

Pour un atelier, cette intégration permet donc d’évaluer la solution dans son ensemble plutôt que de comparer uniquement la résolution ou la vitesse d’une machine.

La fabrication additive ne change pas la créativité qui se trouve au cœur de la joaillerie.

Elle change plutôt la manière dont certains designs peuvent être transformés en modèles physiques.

Un modèle complexe peut être préparé numériquement. Une personnalisation peut être intégrée au fichier CAO. Plusieurs variantes peuvent être produites. Un modèle en cire peut ensuite être intégré au processus de fonderie.

Pour les professionnels de la joaillerie à Montréal et partout au Québec, l’impression 3D MJP offre donc une possibilité d’intégrer davantage la fabrication numérique au workflow existant.

La question n’est pas simplement de savoir si une imprimante 3D peut produire un modèle de cire.

La vraie question est plutôt :

Que pourriez-vous produire si votre design numérique pouvait devenir un modèle de fonderie précis, répétable et directement intégré à votre processus de production?

Avec ses solutions MJP, ses matériaux de cire VisiJet et le logiciel 3D Sprint, 3D Systems propose une approche intégrée pour rapprocher la conception numérique de la fabrication de bijoux.

Du fichier CAO à la cire. De la cire au métal. Et d’une idée numérique à une pièce réelle.