传统浇铸工艺作为金饰制造的经典方法，长期以来占据主导地位，但存在较高的材料损耗问题。随着科技的进步，3D打印技术逐渐应用于金饰制造领域，其在降低材料损耗方面展现出巨大潜力。因此，对比分析3D打印金饰与传统浇铸的材料损耗具有重要的现实意义。
传统浇铸工艺及材料损耗分析
传统浇铸工艺流程
传统浇铸金饰通常包括以下几个主要步骤：首先是制模，根据设计要求制作出精确的模具，常用的模具材料有石膏、硅胶等；接着是熔金，将黄金原料在高温下熔化成液态；然后进行浇铸，把液态黄金注入模具中，待其冷却凝固形成金饰雏形；最后是后续加工，包括执模、抛光、镶嵌等工序，使金饰达到最终的精美效果。
材料损耗环节及原因
- 制模环节：在制作模具过程中，为了保证模具的精度和质量，往往需要对模具材料进行多次修整和调整，这期间会产生一定量的模具材料废料。虽然模具材料本身并非黄金，但在整个生产流程中，模具制作的准确性会间接影响黄金的使用效率。如果模具存在缺陷，在浇铸时就可能导致金饰出现瑕疵，从而增加后续加工中的材料损耗。
- 熔金与浇铸环节：这是传统浇铸工艺中材料损耗最为显著的环节。在熔金过程中，黄金与坩埚等容器接触，会有少量的黄金附着在容器壁上，造成损耗。此外，熔金时为了防止黄金氧化，通常会加入覆盖剂等辅助材料，这些材料在高温下可能会与黄金发生微弱的反应，进一步导致黄金的损失。在浇铸过程中，由于液态黄金的流动性难以精确控制，容易出现浇铸不足或溢出的现象。浇铸不足会导致金饰缺料，需要后续补焊，增加了材料和人工成本；而溢出则会使多余的黄金浪费，且回收溢出的黄金也存在一定的难度和损耗。
- 后续加工环节：执模和抛光等工序是为了去除金饰表面的瑕疵和多余部分，使其达到光滑平整的效果。在这个过程中，不可避免地会磨掉一部分黄金，造成材料损耗。尤其是在处理复杂造型的金饰时，损耗更为明显。例如，对于一些镂空设计的金饰，在抛光过程中需要更加小心谨慎，但仍然难以避免黄金的磨损。
3D打印金饰工艺及材料损耗分析
3D打印金饰工艺流程
3D打印金饰主要采用激光选区熔化（SLM）等增材制造技术。其基本流程为：首先通过计算机辅助设计（CAD）软件创建金饰的三维模型，并将模型进行分层处理，得到一系列二维截面数据；然后将黄金粉末均匀铺在打印平台上，激光束根据分层数据选择性地熔化黄金粉末，形成一层金饰截面；接着打印平台下降一层厚度，继续铺粉并重复上述熔化过程，逐层堆积，最终完成整个金饰的打印；最后进行简单的后处理，如去除支撑结构、表面抛光等，使金饰达到理想的效果。
材料损耗环节及优势
- 打印准备环节：在3D打印前，需要将黄金制备成符合打印要求的粉末状。虽然制备粉末过程中会有一定的材料损耗，但通过先进的制粉技术，可以将损耗控制在较低水平。而且，与传统浇铸的模具制作相比，3D打印无需制作复杂的模具，避免了模具制作过程中的材料浪费和因模具缺陷导致的后续材料损耗。
- 打印过程环节：3D打印是一种增材制造技术，它按照预先设计的模型逐层添加材料，能够精确控制黄金的使用量。激光束只熔化需要形成金饰的部分黄金粉末，未被熔化的粉末可以继续回收利用。这种精确的材料添加方式大大减少了材料的浪费，与传统浇铸中因流动性控制困难导致的溢出和缺料问题相比，具有明显的优势。
- 后处理环节：3D打印金饰的后处理相对简单，主要去除支撑结构和进行表面抛光。由于打印过程中已经基本形成了金饰的形状，后续加工的工作量较小，因此材料损耗也较低。例如，在去除支撑结构时，只需要小心地将支撑部分与金饰主体分离，损耗的黄金量极少；表面抛光过程中，由于金饰表面相对平整，抛光时间短，磨损的黄金也较少。
两种工艺材料损耗对比实例
为了更直观地比较3D打印金饰与传统浇铸的材料损耗，我们以制作一款相同设计的黄金戒指为例进行对比分析。
假设使用传统浇铸工艺，在制模过程中，由于模具的多次修整，产生约5%的模具材料废料（虽然不是黄金，但影响生产效率）；熔金与浇铸环节，因黄金附着容器、氧化反应以及浇铸不足和溢出等问题，材料损耗约为15%；后续加工环节，执模和抛光过程中磨掉的黄金约占原材料的10%。综合计算，传统浇铸工艺制作这款黄金戒指的材料损耗约为30%。
而采用3D打印工艺，打印准备环节制粉的材料损耗约为3%；打印过程中，由于精确的材料添加和粉末回收利用，材料损耗约为5%；后处理环节，去除支撑结构和表面抛光的材料损耗约为2%。综合计算，3D打印工艺制作这款黄金戒指的材料损耗约为10%。
通过这个实例可以明显看出，3D打印金饰在材料损耗方面远低于传统浇铸工艺。