3D 打印:GIA 让学生为“技术革命”做好充分装备


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Michelle Loon(米歇尔·龙)刚毕业于 GIA 的珠宝设计工艺课程,她持有的构造平台包含了其珠宝设计的 3D 打印树脂原型。 摄影:Kevin Schumacher(凯文·舒马赫)
Robert Downey Jr.(小罗伯特·唐尼) 向年轻的爱好者介绍了灵感源自钢铁侠的 3D 打印假臂。 “煎饼机器人”直接在平底煎锅上烹饪精致的定制美味早餐。 中国建筑公司盈创公司使用 500 英尺长的 3D 打印机在上海建造了 5 层楼高的公寓。

3D 打印的惊人潜能铺天盖地出现在各大新闻和社交媒体。 该应用十分惊人且为各大行业带来颠覆性的益处,从医药行业到食品到建筑,以及到珠宝设计及制造行业不等,时间、精度和成本效益得到高度重视。

Steve Workman(史蒂夫·沃克曼)是一名老师,在 GIA 的珠宝设计与工艺 (JDT) 课程中使用到打印机,他说,3D 打印应用是已经开始改变现状的伟大变革的一部分。
这就是 [3D 打印] 该行业发展的方向,也是每家公司都希望的发展方向,从大型制造商到小型店铺不等。
Kimberly Overlin(金佰利·奥弗林),GIA 的教导主任
“过去几年里,珠宝设计和制造取得了非同凡响的进展,”他说。 “经历了由计算机辅助设计 (CAD) 软件和计算机辅助制造 (CAM​​) 硬件驱动的技术革命,例如 3D 打印机。”

3D 打印:确切地说,它到底是什么?

尽管 3D 打印多次成为头条新闻,许多人仍然不了解它是什么或它的工作原理是什么。 通过减少式和增加式制造这两个术语有助于思考了解更广义的 3D 打印。

想象一下,文艺复兴时期的艺术家凝视着巨大的平板或大理石,思考着他如何才能将原石打造出艺术作品。 GIA 的珠宝制造艺术 (JMA) 课程经理 Mike Magee(迈克·麦基)喜欢这样解释减少式制造。

“如果你将其视为从一大块物料开始,进行雕琢削减,直到显露出你想要的 - 就像 Michelangelo(米开朗基罗)看着大理石,想象大理石里面栩栩如生的形象 - 这就是减少式制造,”他说。

增加式制造,包括 3D 打印,开始时根本什么都没有:它涉及到从头开始打造一件珠宝、制作煎饼、创建假臂或建造公寓楼,每次打印一小层。

“通常,每一层只有 30 微米薄,”Magee(麦基)说。 “具体来说,这是一毫米的 3/100。”

3D 打印机是一种 CAM 硬件,借助增加式技术直接用 18K 金打印链子或网状物等物品。

“不过,这在我们这个行业依然很罕见,” Magee(麦基)说。 “这在其他行业更为成熟,但对珠宝界还是非常新的。 我们大多数时间使用 3D 打印都是创建模型(即是将要铸造的物体),像戒指或没有很多可移动部件的更大物体,而涉及铸造工艺时,我们用像蜡一样能适当铸成的材料创建模型。”

GIA 讲师 Steve Workman(史蒂夫·沃克曼)为珠宝设计工艺的学员们提供协助,当他们为在 3D 打印机上建立 CAD 模型做准备时,为其构建 CAD 模型提供支持。 摄影:Kevin Schumacher(凯文·舒马赫)
更高效更准确,损耗更少

毫无疑问,Michelangelo(米开朗基罗)的著名作品 David(《大卫》)是一件艺术杰作,但他每次用凿子雕刻时,也损耗了大量昂贵的托斯卡纳大理石。

这就是使用 3D 打印或任何增加式技术的最大好处之一:材料损耗更少。 CAD 技术已使得有可能更快速地创建概念验证、精确镜像、修改和定制。 只需这些新的 3D 打印机即可实现提升。

“过去,制造商使用橡胶模具制造原始的主模型复制品,” Workman(沃克曼)说。 “如需改变模型,则模型制造商不得不创建全新的模型。 有了 CAD 软件,则只需点击鼠标即可进行修改,可根据需要在 CAM 机器(例如 3D 打印机)上打印出新模型。 这些打印机让制造商能打印出易于铸造的 CAD 模型的树脂原型。”

Michelle Loon(米歇尔·龙)将构造平台从 3D 打印机上拆下来。 摄影:Kevin Schumacher(凯文·舒马赫)
Kimberly Overlin(金佰利·奥弗林)是 GIA 的教导主任和研究院的研究宝石学及研究珠宝学课程的毕业生,她指出,这使得想要“定制一切”的消费趋势成为可能。

“曾经成本可能高得令人望而生畏,而如今我们能负担得起而且做起来非常容易,”她说。

Magee(麦基)补充说,“更加有效的经济规模”是另一重大好处。 因为 3D 打印机通常允许每次打印多于一个物体,所以,制造商在 6 到 8 小时内可能能够打印 16 枚戒指,而不是同样的时间段内只能打印 1 枚戒指。

作为增加式制造的一种形式,3D 打印还“具有这样的优势:相比你采用减少式制造获得的几何结构,能打造出更复杂的几何结构,”他说。

“打造空心点更轻而易举。 在大多数 3D 打印机上,你不会受限于作品本身的几何结构——无需进入空心点的工具,无需进入怪异角度的钻子。”

珠宝设计工艺学生将其设计作品的视觉图像与 3D 打印原型及铸造原型进行比较。 摄影:Kevin Schumacher(凯文·舒马赫)
让学生掌握必备技能

GIA 在卡尔斯巴德开设的为期 26 周的 JDT 课程中使用 3D 打印,2016 年将在美国宝石研究院纽约校区开课。 该课程会教授设计、工程和珠宝制造概念,让学生使用 CAD 软件和 CAM 硬件(包括 3D 打印机)亲自动手进行创作、渲染和设计作品的原型设计。

讲师包括 Workman(沃克曼)、Shaun Peterson(肖恩·彼得森)、Darla Alvarez(达拉·阿尔瓦雷斯)、Doug Hall(道格·霍尔)和 Kelly Borrello(凯利·博雷罗)会从基础知识开始授课。

“我们从非常简单的戒指开始,” Magee(麦基)说。 “学生先打造非常简单的几何结构和支撑物,然后逐渐创建越来越复杂的几何结构并为其提供支撑,还要打印出这些作品。 最终,他们将设计自己的作品,到课程结束之时,他们便已掌握相关技能,看到任何物体都可弄清楚他们将如何设计作品,以成功地打印并铸造。”

Laurie Bailyn(劳里·贝林)是 GIA 的 JMA 研究、开发和产品部经理,她说,这些技术的新市场一直都处于开放状态。

“一些大公司,如惠普和 Autodesk(欧特克),以前并不关注这个市场,现在表现出对开发珠宝 3D 打印硬件或软件有浓厚兴趣,”她说。

Overlin(奥弗林)同意这一观点。

“CAD/CAM 技术,像 3D 打印,在过去几年里已进入珠宝行业,”她说。 这是该行业发展的方向,也是每家公司都希望的发展方向,从大型制造商到小型店铺不等。 对能使用这些技术的合格人才的需求会更大 - 越多毕业生了解这些,越能符合市场要求,也就越好。”

Magee(麦基)预期 GIA 毕业生已充分具备各种技能,可以迎接不断发展的设计和制造市场的挑战和机遇。

“珠宝设计工艺课程将让您处于前沿位置,可洞悉我们这个行业正在发生的巨大变化,”他说。 “让您体验最新的 3D 打印机和最新的技术,以及如何改变整个市场。”

Jaime Kautsky(杰米 · 考茨基)是撰稿人,拥有 GIA 专业珠宝家证书和 GIA 钻石文凭,曾多年担任《放大镜》(The Loupe) 杂志副编辑。