自分だけのウェディングリング制作
(geoff.greer.fm)- 結婚を控え、指にぴったり合うリングを自分で作るために ロストPLA鋳造 を選び、3Dプリントした形状を石膏モールドに移して金属を流し込む方法で制作した
- 最初の純銀鋳造品には、研磨しても消えない欠陥が生じ、溶融銀の酸素吸収 と純金属の急速な凝固が主な原因だった
- 90%銀・10%金の合金と 真空鋳造 まで試したが、シーリング材が溶けたり、モールドや金属の温度が不足したりして何度も失敗した
- 最終試行ではフラスコを最後の瞬間まで高温に保ち、金属もより長く加熱して品質を確保し、切断・サンディング・研磨・ハンマリングで装着可能なリングを完成させた
- プロジェクトには3か月、週末6回、約 3,500ドル かかり、完成品は貴金属のみでできているため腐食せず、ハンマリングされた表面のおかげで傷にも比較的強い
ロストPLA鋳造で始めたリング作り
- 結婚を前に自分でウェディングリングを作ることにし、Nile Red の purple gold制作動画 を見たのをきっかけに金属鋳造へ挑戦した
- 指に正確に合い、しかも純金のリングが欲しかったため、ロストPLA鋳造 が最も適した方法だと判断した
- 方式は ロストワックス鋳造 に似ているが、ワックスの代わりに3DプリントしたPLA部品から始める
- 望むリングを3Dプリントし、石膏モールドを作ったあと、モールドを加熱してプラスチックを溶かすか気化させる
- 溶かした金属をモールドに注ぎ、冷えたら石膏を洗い流し、余分な金属を切って研磨する
機材の準備と最初の計画
- 3Dプリンターはすでに持っていたが、鋳造に必要な残りの機材は新たに購入した
- investment plaster
- フラスコに使う鋳鉄パイプ
- 液状石膏の気泡を抜くための 真空ポンプとチャンバー
- モールドのバーンアウト用小型電気炉
- 金属を溶かすためのポータブルトーチ
- るつぼ、borax、トング
- 金は高価なので、試験用として fine silver 5オンス
- 基本工程は単純に見えた
- 望む形状を3Dプリントする
- 石膏モールドを作る
- 炉でモールドを加熱して石膏を硬化させ、プラスチックを燃やすか気化させる
- るつぼに borax をコーティングし、トーチで金属を溶かす
- モールドを取り出して溶融金属を注ぎ、石膏を洗い流す
- 試験が成功したら金を買って同じ工程を繰り返す計画だった
- 純銀や純金のジュエリーは珍しいが、合金化していない金属は非常に柔らかく、傷ついたり変形したりしやすい
- 酸化物の問題を避けたかったこと、そして純銀と純金の見た目が独特だと考えたことも理由だった
- 純銀は最も反射率の高い金属である
- 純金は一般的なジュエリーに使われる低カラット金よりも深い色合いを持つ
最初の試験で分かった酸素と凝固の問題
- 最初の試験は計画通り大きな困難もなく進んだが、出来上がりには多くの欠陥が残った
- 研磨しても欠陥は消えず、欠陥は鋳造品の内部にまで広がっていた
- 失敗の後、2つの重要な事実を確認した
- 溶融銀は酸素と反応こそしないが、大気中の 酸素を溶かし込む
- 銀は凝固直前に酸素を吐き出し、その結果として気泡が生じて鋳造品を台無しにする
- 純金属には明確な融点・凝固点がある一方、合金には溶けたり固まったりする 温度範囲 がある
- より早く固まる金属は、モールドの細かなディテールまで満たしにくい
- この知識を踏まえて計画を変更した
- 金属は 90%銀・10%金合金 にすることにした
- 真空ポンプをフラスコに接続する装置を作り、溶融金属から酸素を抜くとともに、金属がモールドの隙間まで入り込むのを助けることにした
真空鋳造装置と繰り返す失敗
- ホームセンターで部品を買い、フラスコ用の真空ベースを作った
- 鋼板に穴を開け、JB Weld でフィッティングを取り付けた
- ABSパイプを支えとして使い、ホースで真空ポンプに接続した
- 既存の鋳鉄フラスコは下側の開口部がなく、熱で傷んでいたため、直径2インチの鋼管を新しいフラスコとして注文した
- 鋳鉄は亜鉛でコーティングされており、フラスコに使うには不適切な選択で、metal fume fever を引き起こす恐れもあった
- 鋼板の上にゴムを貼って密閉しようとしたが、フラスコを載せると ゴムが溶けて煙 が出て失敗した
- 結果物は最初の試験より大きく改善しなかった
- 次の試みではゴムを シリコーンゴム に替えた
- シリコーンゴムは高温にずっと強い
- ABSパイプの支えも金属チューブに置き換えた
- この試験では、金属を注ぐ前にモールドがかなり冷えてしまい、金属も十分に熱くなかったため、細部を満たす前に固まったと判断した
- 鋳造品質は向上したが、それでもまだ十分ではなかった
- リングを研磨すると実際より良く見えたが、内側には欠陥が多かった
- 内側の不規則さのせいで装着感も落ち着かなかった
- この頃、金よりも銀の見た目のほうが好みだと気づいた
- 金は高価で希少だが、銀ほどきらめかない
- リングは他人のためのものではなく、身につける本人たちのためのものだと考えた
最終的な成功と仕上げ
- 最後の試行では2点だけを変えた
- フラスコを最後の瞬間に取り出す
- 金属をより長く加熱する
- 結果は成功で、3Dプリントの レイヤーライン も見えていた
- 余分な金属を切り落とした後、サンディング、研磨、ハンマリングを行った
- 婚約者は滑らかに磨いた表面よりも、ハンマリングされた表面の角ばった質感を好んだ
- ハンマリングと研磨が完全には終わっていない段階では、レイヤーラインが一部残っていた
- 完成したリングは指に正確に合い、プロの宝石職人でなければ趣味で作ったものとは分からない程度だと判断した
完成品の性質と費用
- 完成したリングは、望んでいた結果と正確に一致していた
- 鋳造品なので内部は柔らかく展性があり、落としても粉々には砕けない
- 外側表面はハンマリングによって 加工硬化 しており、傷がつきにくい
- 傷がついた場合は、再びハンマリングして取り除ける
- リングはすべて貴金属で作られているため腐食しない
- ただし大気中の微量な硫黄化合物のため、銀はいずれ変色する可能性がある
- 変色は軽い研磨で対処できる
- プロジェクト全体では3か月の間に週末6回を費やし、約 3,500ドル かかった
- 購入した金1オンスが大半を占める2,300ドルだった
- 機材は1,000ドル弱だった
- 銀5オンスは125ドルだった
- sterling silver のリングは100ドルで注文できたし、望むスタイルと合金で宝石職人と一緒に2本のリングを作ることもできたが、同じ体験にはならなかった
鋳造でなくてもできたが、自作の方法に満足
- 今の知識があれば、鋳造なしでも作れたはずだと考えている
- 金属を加熱して叩いて形を作り、再加熱して加工硬化を解き、望む形になるまで繰り返す方法である
- 実際、余った金で同じ方法の物体を作った
- 金は銀や鉛より密度が 1.7倍 あるため、他の物体に当たったときに心地よい音がする
- それでも鋳造方式で作ったリングには満足している
- 金は銀よりはるかに高価なので、この方式のジュエリーは一般的ではない
- 銀を銅と合金にしたほうがずっと費用対効果が高い
- しかし、そのような合金はより早く変色し、反射率も低い
- 自分で作ったリングは、アイデア、試行錯誤、ミス、挫折、問題を解決しようとする粘り強い努力、そして最終的な成功を一緒に思い起こさせる品になった
- James Binnion の鋳造関連資料が大いに役立った
- James Binnion はジュエリー鋳造に関する多くの情報を公開している
- 彼の フォーラム投稿 と 3Dプリントレジン鋳造欠陥に関する論文 が参考資料になった
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
妻と私はステンレス鋼で結婚指輪を自作し、仕事後に職場の機械室の旋盤で加工した
皮膚接触に適した低ニッケル合金で、おそらく316Lだった。ほぼ20年たった今でも驚くほどよく持ちこたえている
旋盤で指輪を作るなら、棒材から切り離す前にできる限り成形と研磨を終え、反対側から摩擦で指輪を保持できるぴったりのサイズのマンドレルを作る必要がある。マンドレルに打ち込んでから、最後のバリ取りと研磨をして外せばいい
重要な注意点として、バリを取る前に試着すると、指の皮膚が指輪の形に一周切れてしまい、本当に地獄のように外れなくなる。どうしてそれを知っているのかは聞かないほうがいい
15年たった今でも見栄えがよく、工具の跡をあえて残して機械加工らしい雰囲気にしたのが気に入っていた
多結晶ダイヤモンドで指輪を作る動画を見たことがあるが、あれが何らかの理由で嵌ってしまったら絶対に外れなさそうだ
オーステナイト系鋼のほうが加工しやすいので、それだけの価値があるということだろうか？
かなりかわいらしい関連話がある。本当にユニークな指輪が欲しくて、周期表の忘れられた領域にある適当な金属で作ることにした
さまざまな金属の指輪を売るサイトを探したが見つからず、調べてみるとその金属は鋳造が本当に難しかった。数か月その案を寝かせていたが、ある日ガールフレンドがそれをやってのけた中国の会社を見つけた。2000ドルの指輪でひどく不格好だったが、少なくともユニークではあった
その後ガールフレンドはいなくなったが、少なくとも指輪は残ったと思っていた。ところが数週間前、その指輪すら失くしていたことに気づいた。人生ってそういうものだ :-)
https://www.youtube.com/watch?v=d6Pcp944sRI&pp=ygUQcHVycGxlI...
私もパープルゴールドなんて聞いたことがなかった
このプロジェクトを調べる中で、可能な限り最も高密度な金属であるオスミウムも見つけた。オスミウムの密度は22.59g/cm^3で、金の19.28g/cm^3より17%高い。比較すると鉛は11.34g/cm^3、銀は10.5g/cm^3だ
残念ながらオスミウムは5500ºFで融け、有毒な蒸気を発生させる可能性があるので、指輪にするのは現実的ではない
ほかの人も言っているように、ここでは遠心鋳造機が本当に役立ったはずだ。大学で宝飾制作をかなり学んだが、私たちがやったロストワックス鋳造はすべてこの方式だった
金属が非常に高速で型を満たす力のおかげで、不純物や不均一性の大半、あるいはおそらく全部が取り除かれる
機械を巻き上げ、小さなるつぼで金属を溶かし、ピンを外して身をかがめればよい。昔、壁が薄すぎるせいで不良だった型から、約1700度の溶けた真鍮が小さな筋のように飛び出して当たったことがあり、40年たった今でも傷跡が残っている
父がそういう技工所で働いていたが、ときどき所有者の歯科医が結婚指輪を鋳造してくれと頼んでいた。おそらく普段の仕事で余った金スクラップから作っていたのだと思う
義父は宝石鑑定士であり金工家でもあった。42年前に結婚したとき、私たち二人の結婚指輪を作ってくれたが、3Dプリントのない時代だったので、当然ロストワックス鋳造だった
私のものは普通のローズゴールドのバンドで、妻のものはダイヤモンドを包むアンティーク仕上げの金の葉飾りだ。義父は宝石研磨の経験は豊富だったが、ダイヤモンドはほとんど扱ったことがなく手を出さず、私たちのダイヤモンドはダイヤモンドディーラーから入手した
二つの指輪にはどちらも私自身が金を流し込ませてもらい、指輪にまつわる物語があるのがいい
プリンタがモデルのワックス版を出力し、その周囲に石膏を流して型を作り、ワックスモデルを溶かして抜く
違いは、ワックスモデルを手作業で作るのではなく3Dプリンタで作るというだけだ
金属鋳造に関する面白い事実がいくつかある。多くの金属は固まるときに収縮する。指輪に必要なサイズと公差であれば、この細部はたいてい無視しても問題ない可能性が高い
一部の合金では低収縮の型というものを作ることができ、原型を最終サイズで作りたい場合や、宝石店に任せる前にそのことをよく知らなかった場合の緩和に役立つ
原型製作者はこれをシュリンケージルーラーという道具で処理する。たいてい定規のようなものだが、たとえば5%長い。古い定規を買うときに誤ってこういうものを買わないよう注意したほうがいい
銀の指輪はよく着けていれば、変色を防ぐためにわざわざ磨く必要はない。皮膚に触れているだけで十分効果がある。私たちの結婚指輪も銀で、しばらく着けていなかったときだけ磨いていた。ただし私たちの指輪は宝飾用の一般的な銀合金であって銀と金の合金ではないので、同じ光沢までは出ないかもしれない
容器にぬるま湯か熱い湯を入れて食卓塩をたっぷり加える。くしゃくしゃにしたアルミホイルを水に入れる。銀がアルミホイルに触れるように品物を浸す。腐った卵のようなにおいがするので、換気のよい場所で少し置く。よくすすげば終わりだ
昔持っていた子ども向けの化学実験セットで見た方法で、両親が結婚時から何十年も使ってきた銀メッキ食器に何度も成功している
変色がほとんどないという情報はありがたい。あまり手入れしなくていいのは助かる
父は入れ歯を作る仕事をしていて、自分の結婚式と妹の結婚式のときに、手元にあった古い金のかけらで指輪を鋳造してくれた。自分の持ち物の中で、おそらく唯一と言っていいほど強く感傷的な品だ
自分も今これをやっているところで、かなりタイトな予算で進めている
10回の失敗といろいろな試行の末、だいたいこんな工程でやっている。ブタントーチで純銀を溶かす。中央に金属棒のある円形の鋳型、つまり仮のリングモールドに流し込む。ワックス型で砂型鋳造も試したが、金属を十分高温に保って空間を満たすことができなかった
金属製のリングマンドレルの上でハンマーで叩いて形を整え、サイズを広げる。途中で焼きなましを挟みつつ、金属ハンマーで軽くたぶん5,000回くらい叩いた
Dremelと研磨石でさらに整え、手でサンドペーパーがけして磨いた。金属ハンマーで成形したことで、とても自然なハンマード仕上げになり、そのまま残すつもりだ
純銀は時間がたつと変色して傷もつくので、パラジウム電気めっきをしてみようかと思っているが、避けられないミスを直すのはかえって難しくなりそうだ
妻と私も結婚指輪を自分たちで鋳造した。妻が自分たちで指輪を鋳造してみようと言い出し、私は数年前に友人が小さな鋳造炉を作っていたのを思い出した
コンクリートで内張りしたペンキ缶にパイプを通し、10ドルのヘアドライヤーをふいご代わりに取り付けたものだった
砂型鋳造の道具と温度計を買って友人の家へ行った。友人はアルミしか溶かしたことがなかったので、金を溶かせるほど高温になるか確信がなかった。以前ホームセンターで買った大袋の無煙炭を入れたところ十分な温度になり、10ドルのヘアドライヤーも何時間も回り続けてしっかり役に立った
金を買う前にアルミで試し鋳造をした。妻と私、それに友人数人で缶を溶かし、安いスチール製の模型リングで砂型を作り、かなりひどい指輪を鋳造した。完全な円にすらならず、正直指輪と呼ぶのも難しかった。でも何度か繰り返すうちに、空気の逃げ道をどこに置くか、金属をどう注ぐかなどが分かってきて、かなりまともなアルミの指輪ができた。サイコロや小さなDarth Vaderフィギュアのような小物も鋳造した
金の指輪もうまく作れそうだという自信がついたので、14K鋳造用グレインを注文した。届いたらまた友人の家に戻り、ウォームアップとしてアルミの小物をもう少し鋳造してから、妻と私が互いの指輪を鋳造した。小さなトラブルは1つあったが、幸い金は簡単に溶かし直せる。砂型を壊して出来上がりを現した瞬間は緊張したが、結果は素晴らしかった
私たちもハンマード仕上げを選び、2人とも仕上がりにとても満足している。表面に小さなくぼみがあり、指輪がどれだけ縮むかを見積もりすぎて私のものは少し大きく、中指にはめているが、そういう欠点こそ自分たちで鋳造した記憶になると思う。そもそも最終的な結果だけが目的ではなかった。完璧な指輪が欲しかったなら、ただ買えばよかったはずだ。作る体験こそが核心であり、書き手も同じ種類の体験をしたようでうれしい
私たちはもっとずっとライトなやり方で、この会社でとてもよい体験をした: https://withtheseringshandmade.com/
自分で指輪を作る技術はないが、興味のある人には勧めたい。シアトルから週末旅行で行くのにもよい
正しい断面の金属棒から始めて、まず曲げ、ろう付けでつなぎ、適切なサイズに合わせてから磨いた。楽しい一日だった
指輪をあつらえるなら、人道的な観点からダイヤモンドの代わりにモアサナイトを検討してほしい。ダイヤモンドは払う価格に見合う価値がなく、転売してみれば分かるし、長いあいだくだらない話と結びついてきた歴史がある
昔からのダイヤモンド贈呈の伝統が理由なら、ダイヤモンドの婚約指輪が一般化した時期はアメリカ大統領選の候補者たちよりも新しい、と覚えておけばよい :-)
腕のいい宝石商なら、自分で買ったルースや家族から受け継いだルースを持ち込んで、好みの指輪に留めてもらうことを問題にしない。支払うのは作業時間と指輪の材料代だけでよい。ルース自体には市場価格の価値がある
ある程度の大きさ以上のダイヤモンドは、天然でも合成でも今は刻印が入っている。鑑定書を保管しておけば転売できる
合成ダイヤモンドは天然より安く、こちらにも市場がある。市場が下がらないと言っているわけではない。市場価格でルースを買い、市場価格で売れるという意味だ。株でも金でもダイヤでも、市場とはそういうものだ
婚約指輪は贈り物であり、最も大事なのは受け取る人が何を望むかであって、贈る側の自分が婚約指輪にダイヤモンドがあるべきかどうかをどう考えるかではない