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Scanners 3D et joaillerie en 2020 : Guide et sélection de produits


Il existe des scanners 3D dédiés aux secteurs de la joaillerie et de la bijouterie. Ces scanners 3D de joaillerie peuvent rapidement numériser en 3D des pièces très complexes et détaillées, permettant aux bijoutiers de gagner un temps précieux.

Qu’est-ce que le scan 3D de joaillerie ?

Le scan 3D (ou scan tridimensionnel) consiste à acquérir les informations géométriques d’un objet afin d’en produire un modèle 3D, une technologie souvent utilisée dans la joaillerie.

Il s’agit de numériser en 3D des bijoux, métaux, et pierres précieuses dans le but d’en créer une copie digitale fidèle à l’original. Cette copie numérique peut être utilisée pour de nombreuses applications, comme par exemple la réparation de bijoux ou la reproduction de pièces de valeur.

Ainsi, les scanners 3D font partie des nombreux outils utilisés par les bijoutiers traditionnels, mais permet également aux amateurs d’entrer en scène, surtout en combinaison avec l’impression 3D.

Dans ce guide, nous proposons notre sélection des meilleurs scanners 3D de joaillerie disponibles sur le marché, ainsi qu’un aperçu global du secteur de la numérisation 3D de bijoux.

3D scanned ring by B9 Creations

Un scan 3D d’une bague réalisé par B9 Creations.
Source : B9 Creations

Les meilleurs scanners 3D pour la joaillerie en 2020

Scanner 3DVolume de scanRésolution*PrécisionAxes de mouvement**PaysPrix***Devis
Artec Micro90 x 60 x 60 mm0.029 mm0.010 mm2Luxembourg30 000 €Devis
Medit Solutionix D70090 x 60 x 60 mm0.029 mm0.010 mm2Corée du Sud23 000 €Devis
Open Technologies Aurum LTø 110 x 95 mm0.073 mm--Italie17 000 €Devis
B9Creations B9 Scan 35090 x 80 x 55 mm0.053 mm0.015 mm2États-Unis14 000 €Devis
Shining 3D AutoScan Sparkle100 x 100 x 75 mm0.050 mm0.010 mm3Chine13 000 €Devis
D3D-s 3D Jewelry Scannerø 100 x 130 mm0.015 mm0.010 mm6Ukraine8 000 €Devis
Ce tableau représente notre sélection des meilleurs scanners 3D de bijoux de l'année.

*Résolution : Certains fabricants indiquent soit la résolution du scan, soit du mesh (distance entre les points du modèle 3D), ou n'indiquent pas à laquelle des deux types de résolution ils se réfèrent. De plus, ces chiffres sont atteints en conditions idéales et ne sont pas forcément atteignables à chaque numérisation.

**Axes de mouvement : Il s'agit du nombre d'axes sur lesquels la table tournante est capable de se déplacer ou de s'incliner.

***Prix : Les prix peuvent varier au fil du temps, d'un pays à l'autre (taxes, livraison, ...), et selon les options choisies.

Scan 3D de bijoux : comment ça marche

La plupart des scanners 3D pour bijoux sont des machines de bureau compactes et fermées ou partiellement fermées, offrant des conditions d’éclairage idéales. Ces scanners sont, pour la plupart, équipés d’une table tournante automatique sur laquelle placer les bijoux à numériser.

Les tables auto-tournantes basiques tournent sur elles-mêmes à 360°, mais il en existe des plus avancées pouvant également s’incliner sur plusieurs axes de mouvement ou degrés de liberté. Ainsi, peu d’intervention manuelle est requise, et les bijoutiers peuvent réaliser des scans 3D en un clic.

En matière de technologie, la majorité des scanners 3D de joaillerie utilisent de la lumière LED structurée.

Le scanner projette un motif lumineux (souvent bleu) sur la surface du bijou. Ce motif est déformé en fonction de la topographie de l’objet et de ses contours. Parallèlement, une caméra capture ces déformations sous la forme de points qui sont ensuite traités par le logiciel du scanner afin de générer un modèle 3D hautement précis.

En résumé, la plupart des scanners 3D de bijoux présentent les caractéristiques suivantes :

  • Format bureau avec espace de scan fermé ou partiellement fermé
  • Automatisation grâce aux tables tournantes automatiques avec un ou plusieurs axes de mouvement
  • Technologie de lumière structurée avec source LED bleue
  • Haute précision pour les géométries complexes et détaillées

De la numérisation 3D à l'impression 3D de bijoux

D’abord, un bijou est numérisé en 3D grâce à la technologie de la lumière bleue structurée. Ensuite, le logiciel du scanner créé un modèle 3D, qui peut ensuite être exporté vers des suites logicielles de CAO spécialisées.

Flux de travail en scan 3D et impression 3D de joaillerie

Un flux de travail typique dans la numérisation 3D de bijoux combinée à l’impression 3D.
Source : eLUXE3D

Voici un aperçu plus approfondi des diverses étapes a réaliser dans la numérisation 3D de bijoux jusqu’à, parfois, leur impression 3D.

1. Préparation du bijou

Les bijoux peuvent être difficiles à numériser, leurs surfaces brillantes et réfléchissantes représentant un obstacle pour les scanners 3D. En effet, puisque la lumière projetée est réfléchie dans tous les sens, le scanner est confus et ne peut acquérir la surface.

Ce problème peut être pallié en appliquant un spray matifiant éphémère ou lavable.

2. Placement de la pièce

La plupart des scanners 3D de joaillerie disposent d’une table tournante automatique, permettant au scanner 3D de visualiser et analyser le bijou sous tous les angles.

Le bijou doit être placé de manière à ce que sa face la plus détaillée soit orientée vers le haut, sans contact avec le plateau tournant. Il faudra néanmoins ensuite retourner la pièce afin que le scanner capture les surfaces précédemment cachées.

3. Numérisation 3D

Les scanners 3D de bijoux sont accompagnés de logiciels de scan 3D sur lesquels l’utilisateur peut lancer un scan, commander la table tournante, ajuster les paramètres (la résolution, par exemple), etc.

Grâce aux tables tournantes automatiques, il est souvent possible de lancer les scans en un clic avec un minimum d’intervention manuelle nécessaire.

4. Export du fichier 3D

Lorsque toutes les captures nécessaires ont été complétées, le logiciel de scan 3D aligne tous les nuages de points afin de générer un modèle 3D du bijou (le format de fichier STL est l’un des plus communs).

Il faut ensuite exporter le fichier vers un logiciel de CAO où le bijoutier ou joaillier pourra retravailler le modèle et s’en servir pour créer une nouvelle pièce, le partager en ligne, ou simplement l’archiver.

5. Impression 3D du bijou

Les modèles 3D obtenus via la numérisation 3D de bijoux peuvent être imprimés en 3D grâce à la stéréolithographie (SLA). Les imprimantes 3D SLA peuvent imprimer de la résine coulable, constituant une alternative à la cire dans les procédés à base de cire perdue.

Les bijoutiers peuvent imprimer des pièces complexes et détaillées au lieu de passer des heures à les sculpter. Après, il faut revêtir le bijou d’un matériau pour en faire un moule. Le modèle imprimé en 3D est ensuite brûlé, laissant son empreinte dans le moule, une cavité dans laquelle peut être coulé du métal fondu (or, argent, bronze, …).

Il est parfois possible d’imprimer les pièces directement, sans passer par les techniques de moulage, grâce aux imprimantes 3D de métal.

Jewelry 3D printing and casting process

Le processus d’impression 3D de bijoux avec de la résine coulable.
Source : i.materialise

Présentation des meilleurs scanners 3D de joaillerie en 2020

Dans cette section nous fournissons plus d'informations sur chaque scanner 3D de notre liste.

Artec Micro

  • Volume de scan : 90 x 60 x 60 mm
  • Résolution : 0.029 mm
  • Précision : 0.010 mm
  • Pays : Luxembourg
  • Prix : 30 000 €
Artec 3D, une entreprise basée au Luxembourg avec des bureaux à Moscou et en Californie, développe des scanners 3D depuis 2007.

Leur Artec Micro est une scanner 3D de bureau de haute précision et facile d’utilisation. Il est destiné au secteur de la joaillerie ainsi qu’à l’industrie dentaire. Ce scanner 3D offre une précision de jusqu’à 0.01 mm et est entièrement automatisé.

L’Artec 3D Micro projette une lumière LED structurée bleue et capture les informations avec deux caméras couleurs de 6.4 MP chacune. Sa table tournante dispose de deux axes de mouvement. Les scans peuvent être prévisualisés en temps réel avec le logiciel propriétaire Artec Studio.

Plus d’informations : Artec Micro

Medit Solutionix D700

  • Volume de scan : 90 x 60 x 60 mm
  • Résolution : 0.029 mm
  • Précision : 0.010 mm
  • Pays : Corée du Sud
  • Prix : 23 000 €
Le fabricant sud-coréen Medit est sur le marché depuis une vingtaine d’années, offrant des solutions destinées principalement aux industriels et professionnels du secteur dentaire.

Le Solutionix D700 est un scanner 3D de bureau complètement automatisé conçu pour les professionnels nécessitant des scans très précis de petits objets, trouvant ainsi sa place dans la joaillerie.

Ce scanner 3D projette de la lumière structurée et capture les déformations avec ses deux caméras de 6.4 MP, avec la possibilité de capturer les couleurs. Il possède une table tournante automatique à deux axes de mouvement.

Medit produit également le Solutionix D500.

Plus d’informations : Medit Solutionix D700

Open Technologies Aurum LT

  • Volume de scan : ø 110 x 95 mm
  • Résolution : 0.073
  • Précision : –
  • Pays : Italie
  • Prix : 17 000 €
Open Technologies, basé en Italie et racheté par FARO, a été fondé en 2001 et a développé sa première solution de scan 3D complète (avec logiciel) en 2006.

La marque commercialise aujourd’hui une large gamme de scanners 3D, y compris le Aurum LT, un scanner 3D automatique dédié à la bijouterie et la numérisation de petits objets. Son nom, Aurum, signifie « or » en latin.

Ce scanner 3D utilise une lumière LED ainsi que deux caméras de 1.3 MP chacune. Il fonctionne avec le logiciel RevEng d’Open Technologies et peut être utilisé en quelques simples clics.

Open Technologies produit également le modèle Aurum 3D, une version sur trépied.

Plus d’informations : Open Technologies Aurum LT

B9Creations B9 Scan 350

  • Volume de scan : 90 x 80 x 55 mm
  • Résolution : 0.053 mm
  • Précision : 0.015 mm
  • Pays : États-Unis
  • Prix : 14 000 €
B9Creations produit des imprimantes 3D et scanners 3D depuis le Dakota du sud aux États-Unis. Ils ont lancé leur première imprimante 3D en 2011, et leur premier scanner 3D en 2018.

Conçu spécifiquement pour la numérisation 3D de bijoux et autres objets de petite taille, le B9Creations B9 Scan 350 est un scanner 3D à lumière structurée d’entrée de gamme. Il offre une précision de 0. 015 mm et son plateau tournant propose deux axes de mouvement.

Selon B9Creations, le B9 Scan 350 peut numériser une bague en 3D en moins de cinq minutes grâce à son projecteur de lumière LED de 100 ANSI-lumens. Sa caméra est de 1.3 megapixels.

Plus d’informations : B9Creations B9 Scan 350

Shining 3D AutoScan Sparkle

  • Volume de scan : 100 x 100 x 75 mm
  • Résolution : 0.050 mm
  • Précision : 0.010 mm
  • Pays : Chine
  • Prix : 13 000 €
Shining 3D fait partie des leaders du marché des scanners 3D (et des imprimantes 3D) depuis 2004. Leur gamme AutoScan convient à de nombreuses applications, l’AutoScan Inspec étant dédié à la métrologie, et la version Sparkle à la joaillerie et le scan 3D de bijoux.

Ce scanner 3D automatique pour bijoutiers dispose de l’un des plus grands volumes de scan de sa catégorie, et offre trois axes de mouvement avec sa table tournante intégrée.

Le scanner AutoScan Sparkle fonctionne avec le logiciel Ultrascan de Shining 3D pour la création de maillages et l’export de modèles 3D. Pour le design et l’édition des modèles, Shining 3D conseille Geomagic Design X, ZBrush, ou Polyworks.

Plus d’informations : Shining 3D AutoScan Sparkle

D3D-S Jewelry 3D Scanner

  • Volume de scan : ø 100 x 130 mm
  • Résolution : 0.015 mm
  • Précision : 0.010 mm
  • Pays : Ukraine
  • Prix : 8 000 €
D3D-s est une startup ukrainienne de numérisation 3D dont le scanner 3D pour bijoux a été mis sur le marché grâce à une campagne de financement participatif. Le scanner s’adresse « à la fois aux bijoutiers et aux équipes professionnelles ».

Le scanner 3D D3D-s est unique sur deux aspects : il utilise un seul faisceau de lumière LED au lieu de motifs projetés, et il offre six axes de mouvement. Son système à double portique lui permet effectivement de déplacer simultanément le plateau et la caméra, lui donnant ainsi accès à de nombreuses facettes.

La caméra du D3D-S possède une résolution de 5 MP, et son faisceau LED est doté d’une luminosité de 945 lumens.

Plus d’informations : D3D-s 3D Jewelry Scanner

Alternatives (autres scanners 3D de bijoux)

Voici quelques autres solutions de numérisation 3D de bijoux disponibles auprès de fabricants moins connus et/ou moins distribués :

Logiciels CAO pour bijouterie et joaillerie

Après avoir obtenu un modèle 3D à partir d’une numérisation 3D, les bijoutiers doivent convertir le fichier en un format mieux adapté au CAO.

En effet, les formats qu’utilisent les scanners 3D (STL, par exemple) consistent d’un assortiment de polygones, tandis que les bijoux ont tendance à avoir des surfaces lisses et arrondies, et non pas des centaines de petits triangles. Les géométries CAO comme les surfaces NURBS représentent mieux les courbes et sont plus faciles à modifier.

Le processus de conversion des maillages en NURBS ou surfaces de subdivision est parfois appelé rétropologie, et les outils courants pour cette pratique comprennent la suite Geomagic X de 3D Systems et le plugin Mesh2Surface pour Rhino.

Une fois le scan converti, le bijoutier peut éditer et retravailler le modèle 3D.

Les plateformes CAO couramment utilisées pour la conception de bijoux comprennent 3Design, Rhino et Matrix. Il existe également une poignée de suites logicielles spécifiques à la joaillerie, telles que MatrixGold de Stuller et JewelCAD de Gesswein, qui offrent des fonctionnalités intéressantes telles que le sertissage automatique.

A brief look at file formats and 3D jewelry/design software suites

Un bref aperçu des formats de fichiers et des suites logicielles de design/bijouterie 3D.
Source : D3D-S

Scanners 3D et spécifications techniques : ce qu'il faut retenir

Il existe plusieurs spécifications à prendre en compte avant d’acheter une solution de numérisation 3D pour la métrologie.

Volume de scan ou champ de vision

Le volume de scan d’un scanner 3D, c’est la taille maximum de son champ de vision, et donc la taille maximum des objets qu’il peut numériser. Les scanners 3D de joaillerie présentent souvent des volumes de scan réduits.

Résolution de la numérisation

Mesurée en millimètres ou microns, la résolution représente la distance entre deux points d’un scan 3D. La résolution peut également être représentée en points par scan. Plus le chiffre indiqué est petit, meilleure sera la résolution.

Il existe toutefois deux types de résolution : la résolution du scan, et la résolution du mesh dans le logiciel. La résolution du mesh est la plus importante à considérer, car ce sera la résolution du modèle 3D final. Les fabricants ne sont pas toujours clairs à ce niveau, ne précisant pas à quelle résolution ils font allusion.

Résolution de la caméra

La résolution du scan est directement impactée par la résolution de la caméra (ou des caméras) du scanner 3D, puisque c’est elle qui capture la déformation de la lumière structurée.

Elle est mesurée en megapixels, et plus le chiffre est élevé, plus la résolution sera élevée également. Les scanners 3D possèdent souvent deux caméras.

Précision

La précision correspond à l’exactitude du fichier par rapport à l’objet réel. Elle est indiquée en millimètres ou microns, un nombre plus faible se traduisant par une meilleure précision.

Vitesse

La vitesse de scan est mesurée en secondes par scan ou en mesures/acquisitions par seconde (nombre de points capturés en une seconde). Elle peut être affectée par la résolution choisie, la complexité de l’objet, et autres facteurs.

Axes de mouvement ou degrés de liberté

Il s’agit du nombre de directions dans lesquelles peut s’incliner ou pivoter la table tournante automatique du scanner.

Un plus grand nombre d’axes de mouvement se traduit par plus d’efficacité dans la capture de surfaces complexes et inégales. Cela permet également de gagner du temps pour l’utilisateur, nécessitant moins de manipulations de la pièce.

Prix d’un scanner 3D de joaillerie

Le prix d’un scanner 3D de bijoux peut commencer aux alentours de 8000 euros, et grimper jusqu’à plus de 30 000 euros pour les systèmes les plus avancés. La résolution, la précision, le degré d’automatisation, et autres éléments entrent en jeu dans la fixation des prix.

Il faut également noter que les logiciels de scan 3D et de design 3D requièrent souvent des ordinateurs puissants en ce qui concerne la mémoire vive, carte graphique, etc. Si vous ne possédez pas d’ordinateur suffisamment puissant, cela viendra alourdir votre budget.

3D printed jewelry casting Formlabs

Une bague métallique créée à partir d’un modèle imprimé en 3D.
Source : Formlabs

Numérisation 3D de bijoux : quels cas d'usage ?

Les bijoutiers peuvent utiliser le scan 3D pour de nombreuses raisons. Voici quelques unes des applications les plus courantes dans la numérisation 3D de bijoux.

Reproduction

En utilisant un scanner 3D, il est possible de créer un modèle 3D d’un bijou de valeur (e.g. héritage) qui peut ensuite être répliqué grâce aux techniques d’impression 3D et de cire perdue.

Le bijou dupliqué peut être offert à un autre membre de la famille, ou peut être porté au lieu de l’original afin de le garder en sécurité, par exemple.

Alliances

De nombreuses personnes souhaitent que leur alliance puisse s’emboîter parfaitement avec leur bague de fiançailles. En numérisant la bague de fiançailles, il est possible de créer une bague adaptée à sa forme.

Sertissage

Les joaillers créent souvent des pièces sur mesure à partir d’une pierre précieuse existante. Ils peuvent numériser la pierre puis travailler autour du modèle 3D afin de créer un bijou parfaitement ajusté à la pierre.

Inspection qualité

Grâce au scan 3D, il est possible d’effectuer de la métrologie 3D (mesure précise des pièces) afin de vérifier que les bijoux respectent bien les dimensions souhaitées ou qu’ils n’aient pas de défauts cachés.

Ingénierie inversée et réparation

La numérisation 3D permet aux bijoutiers de travailler à partir d’une pièce existante. Il peut s’agir de modifier la pièce pour l’améliorer ou bien de réparer un bijou endommagé.

Archivage, exposition, commerce en ligne

Une fois le bijou numérisé en 3D, il est possible de conserver le fichier afin de l’avoir à disposition à tout moment.

Il est également possible de mettre le modèle 3D en ligne, soit pour vendre le fichier et permettre aux clients de le faire imprimer soi-même (via un service d’impression 3D par exemple), soit pour mettre le produit en valeur sur un site de e-commerce.

Avantages de la numérisation 3D en joaillerie

3D scanning jewelry has benefits for both jewelers and customers when compared with traditional methods of jewelry creation, jewelry repair, and jewelry commerce.

  • Rapidité : La vitesse qu’offrent les scanners 3D est essentielle aux bijoutiers, qui peuvent autrement passer des heures à reproduire une pièce manuellement.
  • Précision : Lorsqu’un scanner 3D est correctement calibré, il peut atteindre un très haut niveau de précision. Cela s’avère particulièrement utile lors de la conception de bagues personnalisées ou pour des sertissages parfaits.
  • Sauvegarde de fichiers : Un modèle 3D peut être conservé facilement et sur une longue durée.
  • Efficience : La numérisation 3D est efficiente grâce à sa rapidité et facilité d’utilisation, mais aussi car une pièce n’a besoin d’être scannée qu’une fois même si des milliers de copies en sont faites.
  • Impression 3D : Les scanners 3D produisent des fichiers STL que les bijoutiers peuvent utiliser pour imprimer les modèles et utiliser la technique de la cire perdue.

Limites du scan 3D de bijoux

Il reste quelques aspects à améliorer ou prendre en compte dans la numérisation de joaillerie en 3D.

  • Post-traitement : Il est souvent nécessaire de retoucher les maillages 3D finaux (remplissage des trous, lissage, etc.).
  • Surfaces sombres ou réfléchissantes : Les surfaces réfléchissantes représentent un vrai obstacle pour les scanners 3D qui peinent à les numériser car les projections LED sont réfléchies dans tous les sens. L’application d’un spray matifiant permet de régler le problème, mais ce n’est pas toujours possible sur les pièces fragiles.
  • Reconnaissance de matériaux : Les scanners 3D ne sont pas encore capables de différencier les matériaux. Prenons l’exemple d’une bague : l’anneau et la pierre ne formeront qu’un seul modèle qui devra ensuite être manuellement découpé.
  • Formats : Les formats d’export comme OBJ ou STL peuvent présenter des soucis de compatibilité, n’étant pas facilement éditables comme un fichier CAO.
  • Conversion : La conversion d’un mesh ou nuage de points en modèle 3D éditable est beaucoup plus complexe que ça ne l’est dans le sens inverse.

FAQ

Comment scanner un bijou en 3D ?

Pour scanner un bijou en 3D, il faut être équipé d’un scanner 3D professionnel conçu spécialement pour les petits objets complexes.

Quels sont les meilleurs scanners 3D pour la numérisation 3D de bijoux ?

La plupart des scanners 3D de joaillerie utilisent une technologie à base de lumière structurée.

Tous les bijoux seront-ils imprimés en 3D à l’avenir ?

L’utilisation du scan 3D et de l’impression 3D ensemble permet aux joaillers et bijoutiers de gagner du temps par rapport aux procédés traditionnels de moulage.

Néanmoins, l’impression 3D n’est pas encore tout à fait capable d’imprimer des bijoux directement, du moins de manière accessible et économique (mis à part les pièces en plastique).


Sommaire

À propos de l'auteur

Benedict O'Neill

Benedict O'Neill est rédacteur indépendant dans l'industrie de la fabrication additive depuis 2015, travaillant pour plusieurs médias et fabricants du milieu. Il a obtenu sa licence au King's College de Londres en 2013 et son master à l'université d'Amsterdam en 2015. Il vit au Canada.