瑞士眼鏡製造商如何使用 SLS 3D列印生產高品質眼鏡

瑞士品牌Marcus Marienfeld AG的眼鏡憑藉其高品質、奢華的材料選擇和精湛的工藝,再加上不斷創新的理念,將自己與傳統的鏡框明顯地區分開來。 

作為一名金匠,Marcus Marienfeld 在設計和製造新配飾方面一直在尋求創新和挑戰。 

最近,他使用Fuse 1將選擇性雷射燒結 (SLS) 3D列印運用到他瑞士的鏡框生產線中,用於列印終端用途零件和用於鈦成型的快速加工模具。

在這次採訪中,他談到了他使用 SLS 3D列印的第一步,它在批量生產和客製產品方面給他帶來的優勢,以及為什麼他如此喜歡使用尼龍作為原材料。

 

從金匠到眼鏡製造商

Marcus Marienfeld 以金匠的身份來到他現在的家鄉瑞士。他很快就看到了他所在行業改變的潛力,甚至革命性的徹底改變傳統和大部分過時的生產技術。 

他的使命不僅是將技術引入珠寶設計,還將其引入其生產。 

他從一家開發珠寶系列的公司開始,並始終努力將每一件工藝帶到內部並手工製造產品,從繪圖到模型構建一直到實施和生產。

作為一名金匠,他首先使用 SLA 3D列印對珠寶和配飾進行快速原型製作,接著在 CNC 機器上對設計進行編程。

今天,Marienfeld將SLS 3D列印機運用於他的專業領域:眼鏡製造。他的公司融尼龍11粉末材料至其精密且高品質的鏡框中,並使用SLS零件作為加工模具。

「我的基本理念是,我們的目標是在製造過程中實現自給自足,能夠非常精確地影響過程並始終保持彈性。而一個我可以帶進自己辦公室的3D列印機正好實現了這一願景。」Marcus Marienfeld說道。

 

在Fuse 1上批量生產 3D列印眼鏡框架

從今年開始,Marcus Marienfeld AG 在SLS 3D列印機Fuse 1的幫助下,將尼龍融入到不同的材料選擇中——從碳到鈦、水牛角和舊橡木桶中的木材——用於製作他們奢華的眼鏡產品。

「我們的眼鏡與市面上現有的眼鏡不同,」Marienfeld 說。

懷著這個雄心壯志,他決定將 Formlabs 材料尼龍11粉末融入他的眼鏡設計中。首先,許多主要針對鏡框的不同設計透過Fuse 1列印,在 Marienfeld 的工作室進行了測試。Fuse 1 近期也首次用於製造系列產品,一次列印可生產80個鏡框成品,使用時間約1.5天。

Fuse 1的超大成型空間可再無支撐結構的情況下一次堆疊列印80 個鏡框。

由於Fuse 1選擇性雷射燒結技術可提供高細節且不需要支撐結構的優勢,因此適用於列印精細的設計特徵,並透過進一步加工精準貼合。

「SLS 3D列印的一大優點是它可以在沒有支撐結構的情況下列印嵌套零件。」Marcus Marienfeld

▲在 Fuse Sift 中進行後處理的尼龍 11 粉末眼鏡架。

 

第一個使用SLS 3D列印的眼鏡系列配有高品質碳纖維鏡腳,並出售給全球合作夥伴。此外,其他帶有尼龍元素的眼鏡項目已經在 Marienfeld 的工作台上進行。運動眼鏡設計有一體式透氣槽,以隔行交錯列印完成。

「Fuse 1 的準確度始終為100%。這真是太棒了。」Marcus Marienfeld

Fuse 1 不斷為設計師拓展新的視野。「我們設計了特殊的眼鏡,它不僅是扁平的,而且外面更厚。它們幾乎是圓錐形的。要建造這樣的東西,3D列印是關鍵。我們可以輕鬆實現其他技術無法製作的特殊設計,」Marienfeld 解釋道。

▲尼龍 11 粉末和碳纖維製成的 Marcus Marienfeld 眼鏡成品

 

耐用尼龍材料的美學優勢

儘管耐溫性或極限拉伸強度等機械性能對許多Fuse 1用戶來說非常重要,但Marienfeld 卻採取了完全不同的觀點。 

在選擇材料時,設計師選擇尼龍 11 粉末主要是因為它的美學特性。 

「我想強調尼龍11 粉末的媒黑色。它具有中性的外觀,你可以玩一些材料組合,如果是珠寶,您可以很好地結合彩色元素,」Marienfeld 說。

此外,在加工步驟後仍保持一定抓力的半漆光飾面對於銷售和佩戴尼龍11 粉末眼鏡非常重要。

 

3D列印實現個人客戶的願望

由於 Marcus Marienfeld AG 長期以來都有使用其他生產技術製作眼鏡,因此可以將3D列印技術與傳統工藝(像是CNC加工)進行明確的比較。 

Marienfeld 的碳纖維眼鏡是在五軸 CNC 機器上銑削而成。在細節方面,他們做了所有的工作,但 Marienfeld 無法做出客製的改變來為每位顧客提供完美貼合他們臉型的眼鏡。 

「有了3D列印,我可以立即完成。如果您熟悉CAD設計,您可以輕鬆地對 3D模型進行調整,將其上傳到軟體,然後直接列印。另一方面,若要進行銑削,我總是需要獨立且昂貴的工具開發來將元件固定在機器中,」Marienfeld 解釋道。 

例如,他能夠實現登山嚮導對客製產品的要求。由於使用了 3D列印,我們在短短兩週內就交付了帶有特殊側面設計的尼龍太陽眼鏡,能夠抵禦山上的陽光。 

「對於需要傳統製造方法的碳纖維,你可能需要花費兩到三個月的時間才能進行這種生產,」Marienfeld 解釋說。

 

用於鈦成型的SLS 3D列印工具

除了使用尼龍元素製造眼鏡外,Marcus Marienfeld AG 還使用Fuse 1生產自己的模具。尼龍 11 粉末因其強度和尺寸穩定性而特別適合生產鈦製眼鏡的模具。

「鈦的缺點是難以成型、彎曲或銑削。但我想到了用3D列印的尼龍11 粉末沖壓工具來嘗試它,而且效果很好。」Marcus Marienfeld

「我們製造沖壓工具來將鏡框彎曲成正確的形狀。鏡架的曲率需要根據眼鏡不同型號來製造。我們過去非常費力地使用鋼製工具生產,導致每個模型的成本很高,」Marienfeld 說。 

這種由尼龍11粉末製成的製造輔助工具,由上下兩塊組成,在工廠被鎖進肘桿式沖床中,可以承受大約90公斤的壓力。尼龍11粉末出色的尺寸穩定性可防止在如此高壓下鈦邊緣與工具接觸的地方出現任何壓痕。

SLS 3D 列印的尼龍 11 粉末沖壓工具鎖進入肘桿式沖床。

 

讓3D列印助您持續創新

Marienfeld在談到他的品牌時表示,「我們的目標始終是成長。不在於規模或銷量,而在於品質和創新。我們希望保持一個利基市場。」

利用3D列印,Marienfeld 為他的公司找到了一種透過原型製作和工具製造能為他節省時間和金錢的技術,同時使他能夠不斷開發他的產品設計和製造方法,持續讓他的客戶驚艷。 

「當你在企業內部擁有這樣一台3D列印機時,你會變得非常有創造力和想像力。我可以毫不費力地做一些我可能不會嘗試的事情。」Marcus Marienfeld

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