Ювелирное 3D моделирование в промышленности как изобразительное искусство

---

Как изменяются методы достижения высочайшего результата на фоне разрушения. Стоит ли восстанавливать павшую крепость?

---

Некоторые этапы ювелирного производства

Что мы знаем об этапах производства в ювелирной промышленности? Многие из них остаются неизменными с древних времен, многими ювелирная индустрия дополнила свою коллекцию в стремлении к качеству, эстетике и/или производительности. В этом параграфе я бы хотел затронуть некоторые ювелирные нормы, которые приобрела и/или усовершенствовала промышленность декоративно-прикладного искусства настоящего времени.

С чего начинается оптово-розничная продажа ювелирных изделий? С чего начинается организация производства ювелирных украшений? Конечно же, кто-то подумает, что сейчас я буду говорить о некоторой финансовой стороне вопроса, и будет в определенной степени прав :-) Но деньги это только стимул, вернее сказать, запас сконцентрированного в одной или нескольких купюрах (собирательно) человеческого труда, энергию которого ты можешь либо обменять на подобную, уже свершившуюся и, как сказал бы Карл Маркс, овещвленную (ОТЧУЖДЕННЫЙ ТРУД) в конкретных товарах, либо стимулировать действие к созданию конкретных вещей в будущем. Т.е. деньги — это промежуточный этап между желанием и производственными способами достижения.

Идея. Любое произведение, вне зависимости от его направленности, несет в себе заложенную на первом этапе в основе, идею. Не рукодельные, природные Божьи творения были созданы по идее, фантазии, замыслу. Ювелирная, конкретная работа, конечно же, не обходит этот этап стороной. Идея рождается в головах связанных с проектом людей, либо у одного автора. Она концентрируется и уточняется на этапе формулирования при помощи карандаша и бумаги либо 3D программы, либо сразу в материале при помощи инструментов. В современное время глобальной открытости рынков и их легкой доступности мы можем наблюдать переполненные магазины всеразличными фантазиями авторов разных стран и народов. С каждым годом качество сформулированной идеи улучшается — менее качественным продуктам всё сложнее выдерживать конкуренцию.

Эскиз. Конечно же, для передачи своей фантазии зрителю или заказчику не всегда хватает слов. Но тем не менее, вербальное описание своей задумки достаточно часто оказывается достаточным, для упущения этапа эскизирования. В случае же, когда нужно уточнить проект и идею заранее, либо он несет в себе сложные формы и(или) спорные элементы — этап эскиза помогает автору в более доступной и понятной форме объяснить свою фантазию, а зрителю сделать боле объективные(если можно так сказать) заключения.

3D моделирование. Это тот этап, который я бы хотел выделить в целом как один из элементов ювелирной промышленности, который стал её неотъемлемой частью буквально 10-15 лет назад. Компьютерное моделирование-проектирование может служить в том числе и для формулирования фантазии автора-проектировщика ювелирных изделий в конкретном и точном проекте трёхмерной модели. Для создания качественных ювелирных 3D моделей, автора-проектировщику 3D проектов необходимо обладать в определенной степени, помимо художественных задатков, и инженерными способностями, ибо точность проекта напрямую отражается во всех его деталях и на конечном продукте — ювелирном украшении.

3D печать. Наверное, на момент 2020 года, когда была опубликована эта статья, ни для кого не секрет, что во многих производственных циклах многих представителей той или иной промышленной индустрии присутствуют узлы 3D печати, либо ЧПУ. С возросшим спросом на качественный конечный продукт станки, которые воспроизводят 3D модели, 3D проекты в материале (воск, полимер, дерево, камень и т.д.) шагнули далеко вперед в точности печати и(или) вырезания. Практически каждое средне-крупное ювелирное предприятие имеет у себя в арсенале 3D станок способный на достойное воспроизведение ювелирных 3D моделей для дальнейшего использования их в литьевом цикле.

Ювелирное литье металла. 90% всех ювелирных украшений производятся не обходя стороной литьё металла. Исключением являются цепевязальные участки, участки штамповки, совсем простые изделия типа обручальных колец, отдельные незамысловатые фрагменты изделия и личная инициатива мастера. Одним из основных элементов необходимых для литья мастер-модели (прототипа) является как раз таки распечатанная на 3D принтере (либо ЧПУ) модель, либо, что на данный момент является более редкостью — вырезанная из воска вручную. Я не стану подробно останавливаться на описании литьевого процесса, как и литья серийных копий, ибо хотел бы его вынести в отдельную статью.

Далее, после литья, следуют шлифовка, закрепки камней, эмалирование, гальваника, полировка и т.п. этапы, которые необходимы, но несколько выходят за рамки обсуждаемой темы и статьи.

❖

Компьютерное ювелирное 3D моделирование

Не так давно, примерно 15-18 лет назад, 3D моделирование было более диковинкой и не являлось крайней необходимостью в ювелирной индустрией любых масштабов. Чаще это был один из участков при разработке компьютерных видеоигр, всякого рода видео продакшина, киноиндустрии. Архитектура, которая давно пользуется программами для автоматизированного проектирования и черчения, и инженерия в целом использовала 3D моделирование в качестве инструментов для черчения, для более точного и наглядного представления объекта. В конечном итоге, всё, что создавалось в компьютерных 3D программах и инженерных программах, оставалось внутри компьютера или на экранах мониторов, в лучшем случае выводилось на бумагу.

С постепенным усовершенствованием и развитием аппаратов фрезерования и 3D принтеров, особенно с их постепенной популяризацией в сочетании со снижением стоимости — востребованным стало и компьютерное моделирование, ибо станки организуют свою работу на основании 3D модели. Чем точнее становились "3D станки" — тем более востребованы становились они в разных производственно-технических индустриях, включая и ювелирную.

Какую проблему решает ювелирное 3D моделирование? Ответ конечно же на поверхности - проблему создания с помощью 3D станков необходимой физической модели(формы) в нужном материале для будущего литья металла(и не только). Не стоит забывать и о возросшем качестве конечного результата, ввиду заранее определяемого дизайна украшения и его отдельно взятых элементов на этапа точнейшего, инженерно-ювелирного моделирования в компьютерных программах. На приведенной в данном параграфе фотографии Вы можете видеть распечатанную из бирюзового воска на 3D принтере модель лицевой части запонки, и рядом уже отлитую(и отшлифованную) из серебра мастер-модель, литье которой осуществлялось на основании такой же бирюзовый модели из воска.

На данный момент, ювелирное 3D моделирование это неотъемлемая часть практически любого ювелирного производства, предприятия, занимающегося собственной разработкой прототипов(мастер-моделей) для серийного ювелирного производства, а так же неотъемлемая часть производства с единичной копией создаваемого произведения.

❖

Программы для ювелирного моделирования

В этом параграфе я приведу некоторый перечень программ, которые используются, или использовались для ювелирного 3D моделирования, в частности в Украине и РФ. На основании этого перечня и описания можно будет сделать кое-какой интересный вывод.

Первыми я перечислю специализированные программы для ювелирки, которые так или иначе были программно адаптированными для указанной промышленности.

JewelCAD — это одна из первых специализированных программ, ориентированная (судя из названия) на ювелирное моделирование. К сожалению, я уже не знаю тех, кто работал бы в этой, давно уже устарелой программе, разработка и развитие которой закончились много лет тому назад.

RhinoGold — многообещающая программа с ярким название, которая также прикатила свое существование (поддержку), и какой-то частью вошла в состав программы MatrixGold.

Autodesk ArtCAM JewelSmith — ещё одна более-менее специализированная программа, которая "приказала долго жить", как и весь проект Autodesk ArtCAM с 7 июля 2018 года.

Matrix — программа, весьма распространенная среди ювелиров и индустрии. Этот продукт скорее интерфейсная адаптация и адаптация функций, усовершенствование ряда функционала программы Rhinoceros для специфических задач ювелирной индустрии. На данный момент не продается отдельным продуктом, ибо вошла в состав другой программы — MatrixGold.

MatrixGold — программный продукт компании Gemvision находится в продаже, развивается и усовершенствуется. Не смотря на достаточно молодой возраст программа имеет широкий маркетинговый потенциал и стремительно набирает популярность, но, стремительно набирает популярность именно название "MatrixGold", в целом это тот же "Matrix", с некоторыми доработками и дополнительным функционалом от программы RhinoGold. Я бы назвал возникновение программы "MatrixGold" скорее ребрендингом, нежели чем-то новым и неведомым.

Наверное на этом я закончу говорить о специальном 3D-программном обеспечении в рамках распространенности в вышеуказанных странах. Касательно вывода. Как Вы можете видеть, практически все специальные программы ориентированные для ювелирной индустрии рано или поздно прекращают поддерживаться своими разработчиками и останавливаются в развитии. Без развития и регулярных исправлений ошибок программа со временем уходит с рынка и ПК пользователей, а на её место приходит другая, с новыми возможностями обещаниями. Почему так происходит? Мне кажется, что это связано в первую очередь с тем, что сама ювелирная индустрия и промышленность - очень узкий рынок, очень специфический, что бы целиком и полностью полагаться и ориентироваться, при разработке 3D программы, на минимальное количество дизайнеров-модельеров ювелирных украшений в Мире. Очень быстро покупатели - ювелиры-дизайнеры, заканчиваются и программа становится минимально востребованной и погибает.

Отдельно хочу выделить программу, история которой началась в далеком 1992 году в качестве плагина для AutoCAD.

Rhinoceros — Это программное обеспечение для трехмерного NURBS-моделирования разработки Robert McNeel & Associates. Преимущественно используется в промышленном дизайне, архитектуре, корабельном проектировании, ювелирном и автомобильном дизайне, в CAD/CAM проектировании, быстром прототипировании, реверсивной разработке, а также в мультимедиа и графическом дизайне. В апреле 1994 года вышел первый бета-релиз программы. Первый же официальный релиз Rhinoceros вышел только в октябре 1998 года. Благодаря своей разносторонности эта программа пользуется большой популярностью до сих пор, в том числе и в среде ювелирной индустрии и частных ювелиров. На основании неё разрабатываются некоторые более специальные программы сторонними разработчиками.

Так же хочется отметить тот факт, что для ювелирного моделирование может подойти любая иная программа для 3D разработки, главное соблюдать правило объема, т.е. конечная 3D модель должна быть определенного замкнутого объема, а это позволяет сделать даже Autodesk 3ds Max, Maya или Pixologic ZBrush. Но удобнее конечно же использовать инженерные программы ввиду точности.

❖

Виды 3D печати на основе 3D модели

Наверное сейчас у всех на слуху выражение "3D печать". Ни для кого не секрет что это такое, ибо станок для этой печати можно купить практически в любом магазине цифровой техники. А не так давно такие аппараты были прерогативой далеко не каждой промышленной индустрии. Но к сожалению, вынужден Вас расстроить, ибо те станки для 3D печати, которые широко распространяются на данный момент как "домашние" и продаются во многих более-менее крупных магазинах техники, подходят разве что для демонстрационной печати и(или) для забавы. Индустриальные станки имеют намного выше четкость работы, точность, а соответственно и стоимость.

Я не буду перечислять все возможные виды 3D печати - это заслуживает отдельной и большой статьи. Перечислю только те, которые широко используются в ювелирной индустрии.

Наиболее распространенными на 2020 год, в ювелирной промышленности и среди частных ювелиров являются 3 вида станков, способных выводить сформированную 3D модель из недр компьютерного кода в виде готового объекта из физического материала.

Фрезерный станок. В сознании многих людей само понятие "фрезерный станок" ассоциируется с чем-то очень не современным, грубым и требующим разряда фрезеровщика. К счастью, за этим понятием давно уже стоят новые, передовые технологии точного позиционирования. Работа современных фрезерных станков основывается на движении режущего инструмента (фрезы, гравера) по ранее определённым путям, траекториям (и глубине), которые формируются заранее специальной программой и базируются на движении (изменении направления) поверхности 3D модели. Качество готовой, вырезанной модели зависит от точности инструмента и опыта мастера-настройщика и зачастую, при правильной работе, его достаточно для качественного конечного результата, ювелирного изделия. К сожалению не все виды ювелирных, художественных изысканий могут быть вырезаны фрезой и гравером ввиду сложности формы, но для ряда ювелирных изделий вполне достаточно и данного станка.

Фрезерных станков, видов и фирм-производителей существует громадное количество. Они производятся как в Китае, так и Японии, как в РФ, так и в Украине. Многие из них прекрасно себя зарекомендовали в ювелирной индустрии.

SLA и DLP (лазерная стереолитография). Это вид послойной 3D печати, материалом для объемного воспроизведения в которой является фотополимерная смола. Затвердевает она под действием сформированного пучка света (лазера) либо заранее сформированного светового изображения слоя проектором. Печать послойная, каждый новый слой засвечивается отдельно. Примерная минимальная толщина слоя находится около значения 0,025 мм. Развитие послойной фотополимерной печати за 15 лет шагнуло далеко вперед и по качеству, и по стоимости станков. На данный момент, вполне неплохой по качеству печати и достаточный для воспроизведения ювелирных украшений 3D принтер "FORM 2", компании FORMLABS имеет стоимость всего 4500 долларов. Это удивительная стоимость, учитывая, что в недалеком прошлом, фотополимерные станки оценивались в 40 000-50 000-60 000 долларов. Самым весомым недостатком фотополимерной печати является то, что модели из этого полимера не всегда идеально подходят для литья металла. Но компании над этим в последнее время очень сильно работают.

Послойное наплавление. Это наверное наиболее распространенный способ вывода 3D модели, на момент 2020 года, в ювелирной промышленности, ибо в качестве материала используется твердый воск. Воск прекрасно подходит для художественного литья металла и с ним нет каких либо проблем на этом этапе. Как наверное ясно из самого названия, модель "выращивается" методом наложения расплавленного воска слой за слоем, каждый слой подравнивается после некоторого ожидания затвердевания. Минимальная толщина одного слоя - 0,0127-0,025 мм. Станков и компаний производителей так же не мало, перечислять здесь всех и описывать каждого с его эксклюзивной технологией нет смысла. Напишу лишь несколько наиболее распространенных 3D принтера послойной печати из воска в ювелирке - это 3D Systems ProJet MJP и Solidscape. Стоимость данных станков достигает 50 000 долларов на момент 2020 года.

❖

Точность и "филигранность" деталей изделия

При моделировании ювелирных украшений необходимо учитывать особенности того станка, который будет выводить 3D модель в Мир "живого" материала. Сегодняшняя точность воспроизведения 3D станками 3D модели позволяет говорить уже не просто о художественном ювелирном моделировании, а о инженерно-художественном ювелирном моделировании. Колоссальная точность позиционирования в аппаратах позволяет достигать высокого уровня повторения размеров, и параметров в целом, выстроенных и определенных в 3D программах. Что это означает на практике? Это означает, что на данный момент уже есть заметная визуальная разница между отдельно взятыми элементами с расхождением геометрических параметров в районе 0,05 мм, ибо современные 3D станки позволяет эту разницу воспроизвести. Конечно же, на крупных деталях, узлах изделия сложно увидеть разницу в 0,05 мм, но на мелких деталях роль такой точности более весома и позволяет достигать высокого уровня "филигранности" ювелирного украшения. Естественно, говоря о таких мельчайших параметрах нельзя не упомянуть и качественную настройку самого станка, ибо любая точность нивелируется халатным обращением и легкомысленностью обслуживающего станок персонала. Больше ответственности ложится на плечи конечно же настройщику фрезерного станка, меньше - оператору 3D принтера.

❖

Автоматизация ювелирной промышленности

С развитием технологий автоматизации мы всё чаще сталкивается с ситуацией, когда целые и огромные участки промышленных комплексов переводятся на автоматизированную работу станков и аппаратов тем самым упраздняя большое количество рабочих мест. Это не обходит стороной и ювелирную промышленность. Начиная с цепевязальных участков и заканчивая всякого рода гравировками, надписями на изделиях - давно уже производятся с помощью специально созданных станков и агрегатов.
Большая часть цепочек, которые вы можете видеть на розничных прилавках - это продукты ручного труда лишь от малой части, той части, которая относится к настройщику станка. Аппараты для литья металла автоматизируют и уточняют художественное литье, тем самым достигается более высокое качество отлитых моделей, и снижение зависимости от опыта, "рук" человека. Разные виды и степени галтования (технологический процесс механической обработки деталей при перемешивании с наполнителем, который может содержать абразив) призваны снизить зависимость от человеческого труда автоматизировав процесс шлифовки ювелирных изделий после литья в большом количестве. Так же можно привести в качестве примера химическую полировку, позволяющую увеличить производительность при максимальном снижении физической трудозатраты.

Конечно же, я здесь не могу не сказать и о участке моделирования. Буквально 15 лет назад на средне-крупных предприятиях существовали целые и не малые отделы, состоящие из модельеров-ювелиров. Основная задачи их была в том, что бы создавать что-то новое, единичное, запуская в последствии прототипы в серийное производство. На данный момент на себя эту роль в большей степени взяли 3D станки и 3D моделирование, проектирование. Я не мог не включить этот параграф в блог, ибо считаю что кульминацией в развитии и преобразовании того, что все привыкли считать "ювелиркой" - ручным художественным ремеслом, стало именно развитие 3D индустрии со способностью вывода, по сути компьютерной модели в свет автоматизированными станками, которые с каждым годом увеличивают свою точность и снижают стоимость.

С одной стороны, это действительно упраздняет многие рабочие места. С другой стороны, увеличивается системное качество готового (серийного) продукта в сочетании со снижением трудозатрат, а стало быть и снижением конечной стоимости.

❖

Проблема регресса навыков древнего ремесла

Постепенно подходим к вопросу, ответить на который уже не так уж и просто - а являются ли ювелирные изделия плодом ручного труда, и в какой степени?

Вы можете достаточно часто видеть вывески и всякого рода рекламные надписи громко говорящие о том, что "ювелирное изделие ручной работы". Честно говоря, это забавно видеть на дешевых изделиях розничной торговли учитывая тот факт, что при такой степени автоматизации серийного производства недорогих ювелирных изделий, когда даже не драгоценные камни заранее устанавливаются (крепятся) в большом количестве "восковщицами" в восковую модель, отливая эту самую модель из металла с уже предустановленными заранее камнями - ручного труда, на каждое отдельно взятое изделие, приходится совсем не много, причем часто труда людей, которых сложно назвать ювелирами в классическом понимании и(или) в полной мере.

Автоматизация и усовершенствование разного рода технологий того или иного участка ювелирного производства несомненно влекут за собой увядание или даже упразднение тех или иных навыков ручного ювелирного труда. На смену им приходит апарат, который берет на себя задачу, допустим, гравировщика, тем самым с каждым годом уменьшая численность людей, способных простым инструментом, штихелем "нарисовать" узор на металле. Эту работу на себя берет компьютерщик, и векторная компьютерная программа в сочетании с возможностями гравировального станка.

Литьё металла настолько автоматизировано, что ответственному лицу нужно просто следить за цифрами - показаниями температур датчиков, и показаниями весов при взвешивании чистого металла и легирующего, что бы добиться высококачественного результата.

Выше упомянутое галтование, когда послелитьевые огрехи убираются галтовочными вибромашинами различных типов и с разной фракцией наполнителя. Ювелиру с надфилем остается только припилить остаток литника и убрать некоторые мелкие дефекты, типа послелитьевого облоя.

Постепенно сборка сложных ювелирных изделий и изделий с деталями разных цветов начинает осуществляться не с помощью классической пайки открытым пламенем из горелки, а с помощью лазерной сварки отдельным аппаратом, и эти аппараты с каждым годом становятся всё более доступными и распространёнными. В ряде случаев лазерная сборка решает некоторые проблемы, которые нельзя было решить с помощью классического метода сборки.

Наконец таки подходим к участку мастер-моделей — прототипов серийных копий. Как я писал выше, не так давно над этими задачами трудился целый отдел. На данный момент на себя работу целого отдела (в средне-крупных организациях) может взять всего лишь один 3D модельер с нужными знаниями и опытом и один станок для вывода 3D модели "в свет". Но тем не менее, после "выращивания" или вырезания модели на станке с последующим литьем из металла, модель необходимо отшлифовать и отполировать (убрать станочную фактуру) вручную и ручным инструментом, т.е. произвести тонкую слесарную работу, а так же подготовить посадочные места для камней.

В большей степени ювелирного, ручного труда вкладывается в индивидуальные, единичные ювелирные работы либо малосерийные, когда не идет речь о работе с крупносерийными произведениями для прилавка. Но опять таки, сама модель, вне зависимости от дальнейшего количества копий (если они будут), в 90% случаев, на данный момент, производится с помощью 3D графики и 3D станка. И с каждым годом людей с классическими способностями ювелирного искусства, которые могли бы сделать более-менее сложное ювелирное изделие без применения 3D технологий и "с нуля" становится всё меньше и меньше.

Как вы видите, автоматизация ювелирной промышленности неизбежно влечет за собой последствия зависимости от техники. За техникой стоит не только увеличение производительности и сокращение рабочих мест со снижением себестоимости готового продукта, в ряде случаев она помогает добиться систематично более качественного(но не ручного) результата труда, а особенно в массовом его количестве. Это влечет за собой регресс тех навыков, которыми обладали большинство ювелиров прошлых лет и веков. То, что мы все привыкли считать искусством ювелирного мастерства, постепенно преобразуется в искусство машинной обработки, машинного труда, где человек является оператором процесса, но не в полной мере его участником.

❖

Компьютерная графика и 3D графика — новейший класс изобразительного искусства

Что такое изобразительное искусство? Из расшифровки мы знаем что: изобразительное искусство — раздел пластических искусств, вид художественного творчества. Понятие объединяет различные виды живописи, графики и скульптуры.

В то же время общее понятие делится на классы:

✵ Архитектура — искусство создавать здания, сооружения, комплекс сооружений.

✵ Графика — работа выполненная линиями, штрихами, на плоскости без красок.

✵ Декоративно-прикладное искусство — искусство украшать.

✵ Живопись — работа выполненная в цвете, красками, на плоскости.

✵ Скульптура — работа выполненная в объёме путём высекания, лепки, отливки.

✵ Фотоискусство — искусство создания художественной фотографии — то есть фотографии, отражающей творческое видение фотографа как художника.

Искусство по сути — это способ передачи какой-то части внутреннего Мира автора, способ отражения его настроения и культуры в форме доступной для восприятия окружающими. Это общее понятие описывающее некоторую творческую деятельность. Способ передачи своего внутреннего состояния, своими корнями проникает глубоко в историю, затрагивая те времена палеолита, когда шедевром (метафора) считалось графическое изображение охотника на стене пещеры с добычей, нарисованные примитивными "инструментами".

В современное время для того, чтобы выплеснуть в окружающий Мир свои творческие воззрения найдется масса художественных способов: от классической живописи до скульптуры, от графики до архитектуры и т.д. — много инструментов для передачи во внешний Мир своих внутренних переживаний и накопленных культурных особенностей. Для того, чтобы понять насколько сильно развились методы и инструменты, нужно оглянуться назад, и беря во внимание древнюю наскальную графику, которая несомненно воспринимается современными искусствоведами как неоспоримый вид древнего искусства первобытных людей, следует обратить внимание на современное фотоискусство, когда для того, чтобы запечатлеть прекрасное, нужно просто нажать на кнопку. Но для того, чтобы увидеть прекрасное — нужно его почувствовать, нужно чтобы твой внутренний Мир соприкоснулся с внешним и в тебе заиграла созвучная музыка любви в гармонии и солидарности. Несомненно фотоискусство является одним из классов изобразительного искусства, хотя оно и использует метод воспроизведения увиденного полностью основополагающийся на автоматические технологии.

Компьютерные, цифровые графические технологии позволяют человеку передавать в окружающий Мир "себя самого" в художественных образах. Это новейший вид инструментария, способствующего в ещё более качественном виде осуществлять творческую деятельность человеку, жаждущему быть культурно услышанным.

Как Вы понимаете, я бы хотел отнести компьютерную графику, и в частности 3D графику к области изобразительного искусства, как один из её новейших классов. Ибо считаю, что компьютерные, цифровые технологии являются современным инструментом для создания чего-то нового, инструментом позволяющим творчески реализовывать свой внутренний Мир людям, которые, как и когда-то первобытные жители палеолита, жаждут быть увиденными, но для этого им нет уже надобности рисовать на стенах пещер. Компьютерные, графические технологии и 3D графика в частности не решают проблему творческого искусства, культурных явлений настоящего времени, они предоставляют принципиально новое качество инструмента, для решения проблемы реализации творческого, индивидуального человеческого потенциала.

Дополнительную информацию о 3D дизайне, моделировании украшений, 3D печати и о заказе этих услуг - можно увидеть перейдя >по этой ссылке<.