La impresión 3D en el sector de la joyería

La fabricación de joyas ha sido desde siempre un proceso tradicional, apoyado por distintos avances tecnológicos. Hasta la fecha, ningún avance tecnológico ha tenido tanto impacto en el sector de la joyería como la impresión 3D o fabricación aditiva.

Con la llegada de la joyería contemporánea, la experimentación e innovación toman protagonismo, y el abanico de materiales empleados en la fabricación de joyas aumenta considerablemente; no siendo únicamente válidos los metales nobles y las piedras preciosas. Se empiezan a utilizar materiales como plásticos o tejidos, integrándose en
piezas de metal o utilizándose como materiales principales.

MODELADO DE JOYAS: PROGRAMAS CAD-CAM

La impresión 3D en el mundo de la joyería permite superar muchas de las limitaciones intrínsecas a los procesos de diseño y fabricación tradicionales.

Para fabricar una pieza de joyería mediante impresión 3D, se debe modelar previamente con programas CAD-CAM. Se puede utilizar cualquier programa de diseño 3D, aunque actualmente existen programas específicos para joyería, como RhinoJewel, RhinoGold o MatrixGold. Estos programas tienen ciertas opciones que aceleran en gran medida el proceso de diseño de joyas: Gemas y sistemas de cierre prediseñados, engastes y carriles con parámetros regulables, etc.

Un ejemplo de diseño y fabricación de joyas con tecnologías de impresión 3D es Nervous System. Esta empresa, fundada en 2007, es un estudio de diseño generativo de joyas que trabaja en la intersección entre la ciencia, el arte y la tecnología. En su página web, el usuario puede diseñar sus propias joyas a partir de la modificación de distintos parámetros y comprarlas impresas en 3D en nylon o metal.

Imagen 1. Interfaz de la plataforma de diseño Nervous System. Fuente: Nervous System.

TECNOLOGÍAS DE IMPRESIÓN 3D UTILIZADAS EN JOYERÍA

Después del modelado 3D de la joya, ésta debe imprimirse en 3D. Las tecnologías de impresión 3D más utilizadas en el ámbito de la joyería son las siguientes:

SLA - Estereolitografía

Las piezas resultantes de la impresión 3D de resina tienen una gran calidad superficial. Esta tecnología permite imprimir diseños que no podrían realizarse con ningún método manual, como la talla de cera para microfusión.

La llegada de impresoras 3D de escritorio como FormLabs ha supuesto una auténtica revolución en el sector de la joyería, debido a la facilidad de uso y los extraordinarios acabados que ofrece.

FormLabs ha desarrollado varios materiales orientados a la impresión 3D de joyas. Esto, unido a un precio asequible, ha supuesto que muchas escuelas, talleres y fábricas de joyas puedan permitirse trabajar con estas máquinas.

Actualmente existen muchos tipos de resinas para impresión 3D con tecnología SLA. Dentro del catálogo de resinas FormLabs cabría destacar:

• Resina Castable. Desarrollada con las cualidades perfectas para la fundición a la cera perdida o microfusión.
• Castable Wax. Debido a la gran demanda de la Resina Castable, FormLabs ha desarrollado este material para los usuarios más exigentes. Esta resina contiene un 20% de cera, lo que asegura un colado sin residuos, perfecto para conseguir resultados óptimos, pudiendo crear elementos de joyería de altísimo detalle.
• Resina Estándar Negra. Desarrollada para piezas de tamaño muy reducido o con detalles intrincados. Esta resina es muy útil para crear piezas finales o prototipos de joyas.

Vídeo 1: Joyas impresas en 3D: Golden Century Casting. Fuente: Formlabs.

Tanto la Resina Castable como la Castable Wax, son materiales orientados a la microfusión o fundición a la cera perdida. Éste es el proceso de fundición más antiguo del que se tiene conocimiento, y permite obtener réplicas de metal por medio de un molde que se elabora a partir de un prototipo tradicionalmente modelado en cera. Normalmente se utiliza un modelo en metal que sirve como matriz. A partir de esta matriz se fabrica un molde de caucho, que se rellena de cera para obtener réplicas exactas de la pieza matriz.

Es en este punto donde se destaca el uso de las resinas castables de FormLabs, ya que permiten imprimir en 3D tantos modelos como se desee de forma rápida y con una precisión extrema. Así, se suprime la necesidad de crear la matriz, el molde, y el proceso de rellenado del molde para obtener réplicas de la pieza inicial. Esto repercute en una reducción importante de costes y plazos de producción.

Estas réplicas en cera o resina castable se colocan en el interior de un recipiente tubular, que se rellena con escayola. A continuación, se introduce en un horno, y la cera o resina castable se funde; dando como resultado el molde que se rellena de metal para obtener las piezas metálicas finales.

SLS Y DMLS - Sinterizado selectivo por láser

Entre las tecnologías de sinterizado selectivo por láser cabría distinguir dos tipos: la impresión 3D SLS de plástico y la impresión 3D DMLS en metal.

Las impresoras SLS emplean principalmente polvo de poliamida, un material muy extendido a nivel industrial por sus buenas propiedades mecánicas y su durabilidad. Además de poliamida, también pueden imprimir con materiales elásticos como TPE y TPU.

La empresa polaca Sinterit ha desarrollado la primera impresora 3D SLS de escritorio. Actualmente Sinterit ofrece dos modelos de impresora 3D: Lisa y Lisa Pro, ambas con la misma calidad industrial de impresión 3d. Lisa está enfocada a aquellos usuarios que se inician en la impresión 3D SLS, mientras que Lisa Pro es la impresora 3D ideal para aquellos usuarios más exigentes que requieren volúmenes de impresión mayores o más variedad de materiales. Además de las impresoras, Sinterit ofrece múltiples accesorios destinados a simplificar las etapas de preprocesado y postprocesado, o Sinterit Studio, un software completo y sencillo.

Lynne Maclachlan es una diseñadora de joyas inglesa que utiliza esta tecnología para la fabricación de sus diseños. Esta diseñadora fabrica sus joyas en poliamida y posteriormente las tiñe de colores manualmente, obteniendo unas piezas finales muy llamativas, tanto por la forma como por el colorido.

Imagen 2. Pendientes Helix de Lynne Maclachlan. Fuente: Lynne Maclachlan.

La impresión 3D SLS de metal o DMLS en metales preciosos es una de las innovaciones más importantes para el sector de la joyería. Esto se debe a la considerable simplificación del proceso de fabricación que supone: La impresión 3D DMLS permite la fabricación directa de un diseño en metal. Así, se reducen costes y plazos de fabricación. En la actualidad ya existen impresoras 3D DMLS con capacidad para imprimir en metales preciosos.

FDM - Modelado por deposición fundida

Tal vez esta sea la tecnología de impresión 3D menos utilizada en el ámbito de la joyería. Esto se debe a que con esta tecnología no se pueden llevar a cabo diseños muy complejos, intrincados, o de tamaño reducido de manera satisfactoria.

Sin embargo, dependiendo de la pieza a fabricar, la tecnología de impresión 3D FDM puede resultar muy útil en el ámbito de la joyería.
En la actualidad existe una gran variedad de filamentos para impresión 3D FDM, entre los que se pueden encontrar distintos materiales, colores y acabados.

Como ejemplo del empleo de esta tecnología en la fabricación de joyas, nos gustaría destacar el trabajo de Comme des Machines; un estudio de fabricación sostenible y personalizada a través de la impresión 3D. Comme des Machines colabora con la diseñadora de joyas Helena Rohner y, recientemente, también ha realizado una colaboración con Mango, diseñando una colección de joyas impresas en 3D.

Imagen 3. Piezas impresas en 3D y pendientes de la colaboración entre Comme des Machines y Helena Rohner. Fuente: Helena Rohner.

Además de las opciones que ofrecen materiales como el PLA, gracias a filamentos como PolyCast de Polymaker, se pueden imprimir de manera sencilla piezas destinadas a la microfusión o fundición a la cera perdida. Las piezas impresas con PolyCast pueden someterse a post-procesado con la máquina Polysher; con la que se consigue un acabado liso y brillante, garantizando la calidad de las piezas metálicas resultantes.

Imagen 4. Proceso de fabricación con pieza impresa con PolyCast. Fuente: PolyMaker.

Sin duda, la impresión 3D ofrece diferentes opciones y soluciones orientadas al sector de la joyería. Así, el diseño CAD-CAM y la fabricación mediante impresión 3D en el sector de la joyería:

• Permiten la materialización de diseños que sería imposible de llevar a cabo mediante otros procesos.
• Aseguran la replicabilidad del diseño con gran precisión y exactitud.
• Simplifican los procesos de modificación de un diseño, haciendo viable el desarrollo de variantes de forma rápida y efectiva (tallas de anillos, productos personalizados, etc.).
• Gracias al renderizado fotorrealista, se pueden mostrar al cliente diseños y variantes sin necesidad de producir la pieza. Esta opción también es muy útil para la creación de portafolios o catálogos de producto.
• En muchas ocasiones, simplifican el proceso de fabricación; pudiendo evitarse soldaduras y otros pasos del proceso de fabricación.

Es por todo ello que el modelado y la impresión 3D se han hecho un hueco en el sector de la joyería, y cada vez más empresas implementan estas tecnologías en sus procesos de diseño y fabricación de joyas.