使用 Formlabs 3D 打印機(jī)以可鑄造蠟打印的復(fù)雜珠寶圖案（來源：Formlabs）

數(shù)千年來，金屬工匠一直使用蜂蠟手工雕刻工具或其他物品的模型。蠟?zāi)１话谝环N會變硬的材料中。當(dāng)蠟熔化后，硬化的外殼就變成了一個模具，液態(tài)金屬會被倒入其中。

如今，這一工藝被稱為熔模鑄造，珠寶商們也稱之為失蠟鑄造。它并沒有太大的變化，只是現(xiàn)在使用3D打印蠟和類似蠟的可鑄造材料，速度顯著加快，定制性也更強(qiáng)。

您無需通過注塑成型或雕刻制作模型或圖案，而是使用計算機(jī)輔助設(shè)計 (CAD) 軟件設(shè)計零件，然后直接用蠟 3D 打印出來。目前有專門用于工業(yè)、牙科和珠寶鑄造的軟件程序，因此您無需具備深厚的設(shè)計技能。您還可以通過 3D 掃描現(xiàn)有零件并將其上傳到 CAD 軟件進(jìn)行逆向工程。

3D打印讓您能夠打造獨(dú)一無二的圖案（無需更換模具），并將各個部件整合到3D打印圖案中，而無需組裝多個注塑成型的部件。例如，對于小型珠寶飾品，您可以一次性打印整棵圖案樹，無需組裝。

過去幾年，3D打印蠟?zāi)Ｒ殉蔀樵S多行業(yè)的首選方法。這項2023年的研究表明，到2031年，3D打印珠寶市場規(guī)模將達(dá)到9.89億美元，而2021年僅為4.89億美元。

使用 Polymaker Polycast 長絲制作的 3D 打印模型鑄造的金屬部件（來源：Polymaker）

無需工具的制版

省去注塑（或雕刻）步驟，不僅意味著只需幾天（而非幾周）就能從數(shù)字設(shè)計到最終金屬部件的制作，還能節(jié)省一大筆成本。3D打印機(jī)制造商3D Systems表示，它可將鑄模成本降低高達(dá)95%。

此外，使用同一個數(shù)字文件，您可以在一天內(nèi)制作 3D 打印原型，用于形狀和貼合度評估。而且，您的 3D 打印機(jī)的功能遠(yuǎn)不止制作蠟?zāi)?。根?jù)型號，您還可以使用堅韌的工業(yè)級聚合物為您的車間或鑄造廠制造工具、夾具和輔助設(shè)備。

3D Systems 提供完整的增材制造熔模鑄造解決方案（稱為“數(shù)字鑄造廠”），其中包括軟件、材料和資源（來源：3D Systems）

蠟?zāi)?/span>3D打印技術(shù)

用于制作蠟?zāi)５?/span> 3D 打印有三種不同的類型：大光聚合、材料噴射和 FDM 3D 打印。

1. 光聚合

為了制作精細(xì)的模型，例如珠寶或其他小尺寸、小批量的3D打印產(chǎn)品，桌面型聚合打印機(jī)是最常用的。我們所說的聚合指的是立體光刻技術(shù)(SLA)、掩模立體光刻技術(shù)(MSLA) 或直接光處理技術(shù)(DLP)。

基本上，光聚合是通過激光或投影儀固化液態(tài)聚合物樹脂來逐層構(gòu)建物體。

光聚合也可用于工業(yè)用大型蠟?zāi)Ｐ突蚴褂霉I(yè)尺寸打印機(jī)進(jìn)行雕塑，然而，該過程需要一些后處理步驟，并且遵循材料制造商的指導(dǎo)方針來準(zhǔn)備用于熔模鑄造的模型至關(guān)重要。

最適合：珠寶和小尺寸、小批量的 3D 打印。

工作原理：使用通過光源固化的液態(tài)樹脂。這包括立體光刻(SLA)、掩模立體光刻 (MSLA) 或直接光處理(DLP)。

主要優(yōu)點(diǎn)：創(chuàng)建極其精細(xì)和復(fù)雜的模型。

重點(diǎn)考慮因素：使用工業(yè)打印機(jī)打印較大的蠟?zāi)⑿枰筇幚聿襟E。

2. 材料噴射：為了速度和光滑的表面。

與光聚合類似，材料噴射是另一種 3D 打印技術(shù)，它會沉積一種蠟狀材料，并通過紫外線立即固化。不同之處在于其速度。

一種材料噴射技術(shù)稱為按需噴墨(DOD)。該技術(shù)使用兩個打印頭噴灑兩種不同的材料；一種是部件的主要材料，另一種是可溶性支撐材料，可溶于液體溶液中，只留下光滑的模型。由于無需手動去除支撐材料，這進(jìn)一步簡化了流程。

這項技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)級設(shè)備，能夠一次性打印數(shù)十個模型，甚至打印超大型模型。3D Systems 的ProJet MJP 2500W Plus就是這樣一款打印機(jī)。該設(shè)備的最大打印尺寸為 294 x 211 x 144 毫米，是專為珠寶制造而設(shè)計的速度最快、生產(chǎn)效率最高的 3D 打印機(jī)之一。憑借最新推出的 ZHD 打印模式，該設(shè)備能夠以 8 μm 的層厚進(jìn)行打印，實現(xiàn)一流的表面質(zhì)量。這款工業(yè)級打印機(jī)當(dāng)然也擁有其工業(yè)級的價格。

最適合：速度和平滑的表面。

工作原理：沉積一種蠟狀材料，經(jīng)紫外線照射后立即固化。使用兩個打印頭分別創(chuàng)建模型和可溶解支撐。

主要優(yōu)點(diǎn)：通常比甕聚合速度快得多。可溶性載體無需手動去除。

關(guān)鍵考慮因素：工業(yè)機(jī)器通常采用這種技術(shù)，并且通常更昂貴。

3.FDM 3D打印：為了節(jié)省成本。

經(jīng)典的FDM 3D打印機(jī)也可以使用蠟狀線材制作蠟狀模型，使其能夠生產(chǎn)模具鑄件。熔融沉積成型（簡稱FDM）是一種材料擠出的增材制造方法，其中材料通過噴嘴擠出并連接在一起以創(chuàng)建3D對象。

蠟基和可鑄造 3D 打印耗材可用于制作精細(xì)的可燃模型，用于熔模鑄造工藝。蠟基耗材含有真蠟或類似蠟的化合物，而可鑄造樹脂或熱塑性耗材則經(jīng)過特殊設(shè)計，可燃性與蠟相似，但材質(zhì)為塑料。它們?nèi)急M干凈且細(xì)節(jié)豐富，是將數(shù)字設(shè)計轉(zhuǎn)化為耐用金屬物體的關(guān)鍵。PLA 可用于失蠟鑄造，但這些專用蠟基和可鑄造材料燃盡更干凈。

盡管 FDM 是最經(jīng)濟(jì)的選擇，但請記住您的模型需要一些后處理，例如打磨以去除燈絲層線。

最適合：預(yù)算低

工作原理：使用帶有蠟狀長絲的經(jīng)典 FDM 3D 打印機(jī)。

主要優(yōu)點(diǎn)：制造模具鑄件的經(jīng)濟(jì)實惠的入門點(diǎn)。

重點(diǎn)考慮：模型可能需要后期處理，例如打磨以去除層線。

關(guān)于 3D 打印蠟

用于珠寶設(shè)計的 3D 打印蠟?zāi)？梢詫崿F(xiàn)復(fù)雜的圖案，而這通常是手工無法實現(xiàn)的（來源：Blue Cast）

正如我們上面提到的，All3DP 在其他指南中涵蓋了用于珠寶和工業(yè)模具制作的技術(shù)、流程和打印機(jī)。這里我們討論的是蠟、鑄造樹脂和其他用于鑄造的材料。它們并不完全相同。

您可以使用純蠟進(jìn)行打印，但較新的材料（例如可鑄造樹脂）的配方在鑄造過程中更加堅固，并且燒制更清潔，還有其他特點(diǎn)。

例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 是一種丙烯酸塑料，具有優(yōu)異的燒蝕性能，常用于工業(yè)鑄造。這些材料并不總是適合直接替代蠟，因為有些材料可能與磷酸鹽粘合和石膏粘合包埋材料產(chǎn)生不良反應(yīng)。務(wù)必確保鑄造材料與包埋材料相匹配。

蠟和鑄造材料需要注意什么

您的 3D 打印機(jī)可能僅兼容您 3D 打印機(jī)制造商生產(chǎn)的蠟，例如 Formlabs 或已停產(chǎn)的 Solidscape 打印機(jī)。如果您的打印機(jī)兼容第三方材料，請在購買可澆注材料時注意以下事項：

熔化時間：你的蠟或可澆注樹脂材料需要多長時間才能從模具中完全熔化或燒盡？2小時，還是5小時？

灰分含量：低灰分或無灰分蠟材料在燒盡后，模具內(nèi)幾乎不會留下任何灰分或煙灰，而其他蠟材料則可能需要徹底清潔模具。

收縮率低：所有蠟和可澆注材料都會略微收縮，您需要考慮到這一點(diǎn)，因此了解收縮系數(shù)非常重要，該系數(shù)應(yīng)列在材料技術(shù)數(shù)據(jù)表中。

吸水率低：大多數(shù)可澆注樹脂如果不加覆蓋，都會吸收水分，因此您需要選擇具有一定防潮性能的樹脂，并將其存放在陰涼干燥處。

編譯整理：ALL3DP