Cooksongold

Wspaniałe perspektywy dzięki zastosowaniu technologii wytwarzania przyrostowego do obróbki złota

„Osiągnęliśmy nowe wyżyny w dziedzinie projektowania, a dodatkowo zredukowaliśmy ilość niezbędnego surowca i teraz możemy świadczyć przyjazne dla środowiska i wysoce kreatywne usługi przetopu laserowego na rzecz projektantów biżuterii”.

David Fletcher, Menedżer ds. Produktu (Europa) w CPM

W 1964 r. panna Moneypenny, zapytana przez Jamesa Bonda, powiedziała, że jedyne złoto, które zna, to złoto, które nosi się na palcu. Pomimo jej poświęcenia dla agenta 007, odpowiedź panny Moneypenny w 2012 r. mogłaby być już zupełnie inna. Po pierwsze być może zdała sobie sprawę, że po niemal 50 latach jej miłość pozostanie nieodwzajemniona, a po drugie, dzięki niezwykłemu postępowi technologicznemu w dziedzinie bezpośredniego przetopu laserowego metalu (DMLS), złotnicy mają możliwość tworzenia oryginalnych projektów. Przy projektowaniu biżuterii projektanci mogą korzystać z najbardziej innowacyjnych technologii. W tym obszarze wytwarzanie przyrostowe biżuterii ze złota, które pozwala w znacznym stopniu przezwyciężyć ograniczenia napotykane przez tradycyjnego rzemieślnika pracującego w metalach szlachetnych, osiągnęła pełną dojrzałość.

Siłą napędową tego poważnego kroku naprzód była spółka Cookson Precious Metals (CPM), jeden z najbardziej uznanych na świecie ekspertów w dziedzinie metali szlachetnych i powiązanych usług. Działania spółki w obszarze badań i rozwoju w znacznym stopniu umożliwiły projektantom i producentom osiągnięcie nowego poziomu w obróbce złota. W miarę jak przetapianie laserowe proszków zyskiwało na popularności, brytyjska spółka zdecydowała się podjąć wyzwanie i zastosować proces do metali szlachetnych. Próba zakończyła się pełnym sukcesem. Obecnie projektanci biżuterii i zegarmistrzowie mogą korzystać z usług świadczonych przez CPM, aby urzeczywistnić swoje „złote” pomysły przy wykorzystaniu technologii drukowania 3D.

WYZWANIE

CPM stanęła przed problemem, który można porównać do próby rozwiązania kwadratury koła: wykorzystać technologię wytwarzania przyrostowego, w której poszczególne warstwy są niewidoczne, przy użyciu trudnego materiału bazowego. Związane z tym trudności wynikały ze specyficznych właściwości fizycznych samego surowca. „Po założeniu złota biżuteria niemal natychmiast przyjmuje temperaturę skóry, ponieważ złoto jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła. Łatwo można sobie wyobrazić, co spowoduje wiązka laserowa skierowana na złoto: materiał zostanie dosłownie odparowany” – wyjaśnia David Fletcher, Dyrektor ds. Produktu na Europę w CPM. „Nie mogliśmy po prostu przystosować bieżących metod produkcyjnych, ponieważ mieliśmy do czynienia z całkowicie nową technologią”.

W produkcji wysokiej jakości biżuterii kluczowe znaczenie mają parametry laserowo przetapianego materiału. Gładkie wykończenie powierzchni produktu końcowego w procesie polerowania – co oczywiście stanowi dodatkowe kryterium dla potencjalnego nabywcy – można zapewnić tylko w sytuacji, gdy komponent spełnia rygorystyczne wymagania Ponieważ właściwości fizycznych złota nie można zmienić, aby umożliwić obróbkę złota przy użyciu systemu DMLS, CPM opracowała podejście holistyczne. Nie tylko surowiec, lecz również proces produkcyjny poddano ocenie pod kątem możliwości optymalizacji, z uwzględnieniem wpływu systemu dostarczonego przez spółkę EOS.

ROZWIĄZANIE

Ostatecznie problem „kwadratury koła” udało się rozwiązać dzięki rozległej wiedzy spółki CPM z zakresu obróbki złota i doświadczeniu spółki EOS w dziedzinie przetopu laserowego. W rezultacie, na podstawie danych z programu CAD, uzyskano dojrzałą technologię obróbki złota umożliwiającą warstwowe formowanie produktów. Istotne okazało się połączenie precyzyjnej optyki laserowej i niezwykle wysokiej rozdzielczości oraz specjalnego składnika w proszku surowcowym. Parametry lasera dobrano specjalnie pod kątem obróbki złota. Duża moc wiązki laserowej powoduje szybszą niż zazwyczaj penetrację surowca, co umożliwia utrzymanie ogólnej temperatury na niskim poziomie. „W tym momencie nie możemy podać bardziej szczegółowych informacji ze względu na konieczność zachowania poufności” – dodaje David Fletcher z uśmiechem.

Oczywiście, nowe podejście pozwoliło również poprawić wygląd produktu końcowego. Jeżeli chodzi o eliminację niewidocznych warstw, nowa metoda w niczym nie ustępuje metodom stosowanym w tradycyjnym rzemieślnictwie. Zarówno w przypadku biżuterii, jak i zegarków uzyskuje się komponenty o zwartej strukturze i bez porowatości. Nie występują pęcherzyki powietrza ani żadne niepożądane struktury. Wygląd zewnętrzny jest bez zastrzeżeń. „Kluczem do sukcesu naszego projektu był system spiekania laserowego zapewniony przez spółkę EOS” – wyjaśnia David Fletcher. „Nie są konieczne żadne specjalistyczne narzędzia ani modele woskowe. Dane elektroniczne zostają bezpośrednio przekonwertowane na komponenty – to jedna z zalet tej technologii”.

REZULTATY

Kluczową zaletą obróbki złota z zastosowaniem systemu DMLS jest możliwość zmniejszenia poziomu zużycia surowca. Dodatkowo można wytwarzać struktury zawierające wnęki, co pozwala zredukować koszty i uzyskać komponenty o lżejszej konstrukcji. Kolejną istotną zaletą jest wysoki stopień swobody projektantów. Technologia EOS pozwala skutecznie wyeliminować wszystkie dotychczas napotykane trudności w kategoriach parametrów estetycznych i strukturalnych. Dotychczas projektanci biżuterii musieli uwzględniać pewne ograniczenia w przypadku elementów o skomplikowanej, „skręconej” geometrii. W takim przypadku albo nie można było zapewnić wymaganej jakości, albo w ogóle nie było możliwości wytworzenia takiego elementu. Teraz takie ograniczenia nie mają już zastosowania.