나만의 웨딩 링 제작

 (geoff.greer.fm)
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  • 결혼을 앞두고 손가락에 정확히 맞는 반지를 직접 만들기 위해 로스트 PLA 주조를 선택했고, 3D 프린트한 형상을 석고 몰드로 옮겨 금속을 붓는 방식으로 제작함
  • 첫 순은 주조품은 연마해도 사라지지 않는 결함이 생겼고, 용융 은의 산소 흡수와 순금속의 빠른 응고가 핵심 원인이었음
  • 90% 은·10% 금 합금과 진공 주조까지 시도했지만, 실링 재료가 녹거나 몰드·금속 온도가 부족해 여러 번 실패함
  • 최종 시도에서는 플라스크를 마지막 순간까지 뜨겁게 유지하고 금속을 더 오래 가열해 품질을 확보했으며, 절단·샌딩·연마·해머링으로 착용 가능한 반지를 완성함
  • 프로젝트에는 3개월, 6번의 주말, 약 3,500달러가 들었고, 완성품은 귀금속만 사용해 부식되지 않으며 해머링된 표면 덕분에 스크래치에도 비교적 강함

로스트 PLA 주조로 시작한 반지 제작

  • 결혼을 앞두고 직접 웨딩 링을 만들기로 하고, Nile Red의 purple gold 제작 영상을 본 뒤 금속 주조에 도전함
  • 손가락에 정확히 맞고 순금으로 된 반지를 원했기 때문에 로스트 PLA 주조가 가장 적합한 방식이라고 판단함
    • 방식은 로스트 왁스 주조와 비슷하지만, 왁스 대신 3D 프린트한 PLA 부품에서 시작함
    • 원하는 반지를 3D 프린트하고 석고 몰드를 만든 뒤, 몰드를 가열해 플라스틱을 녹이거나 기화시킴
    • 녹인 금속을 몰드에 붓고 식힌 뒤 석고를 씻어내고 여분 금속을 잘라 연마함

장비 준비와 첫 계획

  • 3D 프린터는 이미 있었지만, 주조에 필요한 나머지 장비는 새로 구입함
    • investment plaster
    • 플라스크로 쓸 주철 파이프
    • 액체 석고의 기포를 빼기 위한 진공 펌프와 챔버
    • 몰드 번아웃용 소형 전기 가마
    • 금속을 녹일 휴대용 토치
    • 도가니, borax, 집게
    • 금이 비싸기 때문에 시험용으로 fine silver 5온스
  • 기본 공정은 단순해 보였음
    • 원하는 형상을 3D 프린트함
    • 석고 몰드를 만듦
    • 가마에서 몰드를 가열해 석고를 경화하고 플라스틱을 태우거나 기화시킴
    • 도가니에 borax를 코팅하고 금속을 토치로 녹임
    • 몰드를 꺼내 용융 금속을 붓고 석고를 씻어냄
  • 시험이 성공하면 금을 사서 같은 과정을 반복할 계획이었음
  • 순은이나 순금 주얼리는 드문데, 합금하지 않은 금속은 매우 부드러워 긁히거나 변형되기 쉬움
  • 산화물 문제를 피하고 싶었고, 순은과 순금의 외관이 독특하다고 봄
    • 순은은 가장 반사율이 높은 금속임
    • 순금은 일반 주얼리에 쓰이는 낮은 캐럿 금보다 더 깊은 색을 가짐

첫 시험에서 드러난 산소와 응고 문제

  • 첫 시험은 계획대로 크게 어렵지 않게 진행됐지만, 결과물에는 많은 결함이 남음
  • 연마 후에도 결함이 사라지지 않았고, 결함은 주조물 내부까지 퍼져 있었음
  • 실패 뒤 두 가지 중요한 사실을 확인함
    • 용융 은은 산소와 반응하지는 않지만, 대기 중 산소를 녹임
    • 은이 응고되기 직전에 산소를 뱉어내면서 기포가 생기고 주조물이 망가짐
    • 순금속은 명확한 녹는점·어는점을 가지지만, 합금은 녹고 굳는 온도 범위를 가짐
    • 더 빨리 굳는 금속은 몰드의 작은 디테일까지 채우기 어려움
  • 이 지식을 바탕으로 계획을 바꿈
    • 금속은 90% 은·10% 금 합금으로 만들기로 함
    • 진공 펌프를 플라스크에 연결하는 장치를 만들어 용융 금속에서 산소를 빼고, 금속이 몰드 틈새까지 들어가도록 돕기로 함

진공 주조 장치와 반복 실패

  • 하드웨어 매장에서 부품을 사서 플라스크용 진공 베이스를 만듦
    • 강판에 구멍을 뚫고 JB Weld로 피팅을 붙임
    • ABS 파이프를 지지대로 사용하고 호스로 진공 펌프에 연결함
    • 기존 주철 플라스크는 아래쪽 개구부가 없고 열로 손상돼, 지름 2인치 강관을 새 플라스크로 주문함
  • 주철은 아연으로 코팅돼 있어 플라스크로 쓰기에 나쁜 선택이었고, metal fume fever를 일으킬 수도 있었음
  • 강판 위에 고무를 붙여 밀봉하려 했지만, 플라스크를 올리자 고무가 녹고 연기가 나면서 실패함
  • 결과물은 첫 시험보다 크게 낫지 않았음
  • 다음 시도에서는 고무를 실리콘 고무로 바꿈
    • 실리콘 고무는 고온에 훨씬 강함
    • ABS 파이프 지지대도 금속 튜브로 대체함
  • 이 시험에서는 금속을 붓기 전에 몰드가 많이 식었고, 금속도 충분히 뜨겁지 않아 세부 형상을 채우기 전에 굳은 것으로 판단함
  • 주조 품질은 나아졌지만 여전히 충분하지 않았음
    • 반지를 연마하면 실제보다 좋아 보였지만, 안쪽에는 결함이 많았음
    • 안쪽 불규칙함 때문에 착용감도 산만했음
  • 이 무렵 금보다 은의 외관을 더 좋아한다는 점을 깨달음
    • 금은 비싸고 희귀하지만 은만큼 반짝이지 않음
    • 반지는 다른 사람보다 착용자들을 위한 물건이라고 봄

최종 성공과 마감

  • 마지막 시도에서는 두 가지만 바꿈
    • 플라스크를 마지막 순간에 꺼냄
    • 금속을 더 오래 가열함
  • 결과물은 성공적이었고, 3D 프린트의 레이어 라인도 보였음
  • 여분 금속을 잘라낸 뒤 샌딩, 연마, 해머링을 거침
    • 약혼자는 매끈하게 연마된 표면보다 해머링된 표면의 각진 느낌을 선호함
    • 해머링과 연마가 완전히 끝나지 않은 상태에서는 레이어 라인이 일부 남아 있었음
  • 완성 반지는 손가락에 정확히 맞았고, 전문 보석상이 아니면 취미 제작물인지 알기 어려울 정도라고 판단함

완성품의 성질과 비용

  • 완성된 반지는 원하던 결과와 정확히 맞았음
  • 주조품이기 때문에 내부는 부드럽고 가단성이 있어 떨어뜨려도 산산이 깨지지 않음
  • 바깥 표면은 해머링으로 가공 경화되어 스크래치가 덜 생김
    • 스크래치가 생기면 다시 해머링해서 제거할 수 있음
  • 반지는 전부 귀금속으로 만들어져 부식되지 않음
    • 대기 중 미량의 황 화합물 때문에 은은 결국 변색될 수 있음
    • 약간의 연마로 변색을 해결할 수 있음
  • 전체 프로젝트는 3개월 동안 6번의 주말이 걸렸고 약 3,500달러가 들었음
    • 구매한 금 1온스가 대부분인 2,300달러였음
    • 장비는 1,000달러보다 조금 적게 들었음
    • 은 5온스는 125달러였음
  • sterling silver 반지는 100달러에 주문할 수 있었고, 원하는 스타일과 합금으로 보석상과 함께 두 개의 반지를 제작할 수도 있었지만 같은 경험은 아니었음

주조가 아니어도 가능했지만, 직접 만든 방식에 만족

  • 지금 알고 있는 지식으로는 주조 없이도 만들 수 있었을 것이라고 봄
    • 금속을 가열하고 두드려 형태를 만들고, 다시 가열해 가공 경화를 풀고, 원하는 형태가 될 때까지 반복하는 방식임
    • 남은 금으로 실제로 같은 방식의 물체를 만들었음
  • 금은 은이나 납보다 밀도가 1.7배라서 다른 물체에 부딪힐 때 만족스러운 소리가 남
  • 그래도 주조 방식으로 만든 반지에 만족함
    • 금이 은보다 훨씬 비싸기 때문에 이런 방식의 주얼리는 흔하지 않음
    • 은을 구리와 합금하는 편이 훨씬 비용 효율적임
    • 하지만 그런 합금은 더 빨리 변색되고 반사율도 낮음
  • 직접 만든 반지는 아이디어, 시행착오, 실수, 좌절, 문제를 해결하려는 지속적인 노력, 최종 성공을 함께 떠올리게 하는 물건이 됨
  • James Binnion의 주조 관련 자료가 큰 도움이 됨

함께 보면 좋은 글 β

GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 아내와 나는 스테인리스강으로 직접 결혼반지를 만들었고, 퇴근 후 직장 기계실의 선반으로 가공했음
    피부 접촉에 적합한 저니켈 합금이었고 아마 316L이었음. 거의 20년이 지난 지금도 놀랄 만큼 잘 버티고 있음
    선반으로 반지를 만들 거라면 봉에서 떼어내기 전에 최대한 성형과 연마를 끝내고, 반대쪽에서 마찰로 반지를 잡아줄 정확한 크기의 맨드릴을 만들어야 함. 맨드릴에 두드려 끼운 뒤 마지막 버 제거와 연마를 하고 빼내면 됨
    중요한 주의점: 버를 제거하기 전에 착용 테스트를 하면 손가락 피부가 반지 모양으로 한 바퀴 베이고, 빼내기가 정말 지옥 같아짐. 어떻게 알았는지는 묻지 않는 편이 좋음

    • 나도 티타늄 스크랩으로 비슷하게 만들었음. 응급상황에서 거의 잘라내기 불가능하다는 건 알지만, 암벽등반이나 위험한 일을 하기 전에는 그냥 빼둠
      15년이 지났는데도 여전히 멋지고, 공구 자국을 일부러 남겨서 기계가공된 느낌이 마음에 들었음
    • 큰 경고 하나는, 사고가 나서 의사가 반지를 빼야 하는 상황이면 스테인리스강을 손가락에서 잘라내기가 매우 어렵다는 것임
      다결정 다이아몬드로 반지를 만드는 영상을 본 적이 있는데, 그게 어떤 이유로 끼어버리면 절대 빠지지 않을 듯함
    • 저니켈 합금을 썼다는 대목이 궁금함. 애초에 왜 니켈을 조금이라도 넣었을까? 니켈을 쓰지 않는 스테인리스강도 많고, 내가 이해하기로는 거의 모든 공구강도 그렇고, 그중 상당수는 내식성도 뛰어남
      오스테나이트계 강이 가공하기 훨씬 쉬워서 그럴 만한 가치가 있는 건가?
    • 스테인리스라면 가열해서 블루잉할 수 있다는 뜻인가? 온도가 550°F였던가?

  • 꽤 귀여운 관련 사연이 있음. 정말 독특한 반지를 만들고 싶어서, 주기율표의 잊힌 영역에 있는 임의의 금속으로 만들기로 했음
    여러 금속 반지를 파는 사이트를 찾아봤지만 실패했고, 알고 보니 그 금속은 주조가 정말 어려웠음. 몇 달간 아이디어를 접어뒀다가 어느 날 여자친구가 그걸 해낸 중국 회사를 찾았음. 2천 달러짜리 반지였고 엄청 못생겼지만, 적어도 독특하긴 했음
    여자친구는 곧 떠났지만 그래도 반지는 남았다고 생각했는데, 몇 주 전 그 반지들마저 잃어버린 걸 알게 됨. 인생이란 그런 것 :-)

    • 퍼플 골드로 반지를 만들려는 흥미로운 영상이 있음
      https://www.youtube.com/watch?v=d6Pcp944sRI&pp=ygUQcHVycGxlI...
      나도 퍼플 골드라는 건 들어본 적이 없었음
    • 그 반지는 어떤 금속으로 만들었는지 궁금함
      이 프로젝트를 조사하면서 가능한 가장 밀도가 높은 금속인 오스뮴도 찾아봤음. 오스뮴의 밀도는 22.59g/cm^3로, 금의 19.28g/cm^3보다 17% 큼. 비교하면 납은 11.34g/cm^3, 은은 10.5g/cm^3임
      안타깝게도 오스뮴은 5500ºF에서 녹고 독성 증기를 만들 수 있어서 반지로 만드는 건 비현실적임

  • 다른 사람들이 말한 것처럼 여기서는 원심 주조기가 정말 도움이 됐을 것임. 대학에서 보석 제작을 꽤 배웠고, 우리가 한 모든 로스트왁스 주조는 이 방식이었음
    금속이 매우 빠른 속도로 틀을 채우는 힘 덕분에 불순물이나 불균일성이 대부분, 어쩌면 전부 제거됨
    기계를 감아두고, 작은 도가니에서 금속을 녹인 뒤, 핀을 놓고 몸을 숙이면 됨. 예전에 얇은 벽 때문에 잘못 만든 주형에서 약 1700도짜리 녹은 황동이 작은 줄기처럼 튀어 맞은 적이 있고, 40년이 지난 지금도 흉터가 남아 있음

    • 치과 기공소를 찾을 수 있다면, 크라운과 브리지를 만드는 곳에 이런 장비가 있을 가능성이 큼. 적어도 2000년대와 그 이전에는 그랬음
      아버지가 그런 기공소에서 일했는데, 가끔 소유자인 치과의사들이 결혼반지를 주조해 달라고 부탁했음. 아마 평소 작업에서 남은 금 스크랩으로 만든 것이었을 듯함

  • 장인어른이 보석감정사이자 금속공예가였음. 42년 전 결혼할 때 우리 둘의 결혼반지를 만들어주셨고, 3D 프린팅이 없던 시절이라 당연히 로스트왁스 주조였음
    내 것은 평범한 로즈골드 밴드이고, 아내의 것은 다이아몬드를 감싼 앤티크 처리된 금 잎 장식임. 장인어른은 보석 연마 경험이 많았지만 다이아몬드는 거의 다뤄본 적이 없어 손대지 않았고, 우리 다이아몬드는 다이아몬드 딜러에게서 구했음
    두 반지 모두 내가 금을 붓게 해주셨고, 반지에 얽힌 이야기가 있다는 게 좋음

    • 엄밀히 말하면 요즘 3D 프린팅을 써도 그 공정은 여전히 로스트왁스 주조라고 부름
      프린터가 모델의 왁스 버전을 출력하고, 그 주위에 석고를 부어 틀을 만든 뒤 왁스 모델을 녹여 빼냄
      차이는 왁스 모델을 손으로 만들지 않고 3D 프린터로 만든다는 것뿐임

  • 금속 주조에 관한 재미있는 사실 몇 가지가 있음. 많은 금속은 굳을 때 수축함. 반지에 필요한 크기와 공차라면 이 세부사항은 대체로 무시해도 될 가능성이 큼
    일부 합금에는 저수축 주형이라는 것을 만들 수 있어서, 원형을 최종 크기로 만들고 싶거나 보석상에게 맡기기 전에 잘 몰랐던 경우 이를 완화하는 데 도움이 됨
    원형 제작자들은 이를 수축자라는 도구로 처리함. 보통 자처럼 생겼지만 예를 들어 5% 더 김. 오래된 자를 살 때 실수로 이런 걸 사지 않도록 조심해야 함
    은반지는 자주 끼면 변색을 막기 위해 굳이 닦을 필요가 없음. 피부와 닿는 것만으로도 충분히 효과가 있음. 우리 결혼반지도 은이고, 나는 한동안 안 끼었을 때만 닦았음. 다만 우리 반지는 보석용 일반 은합금이지 은과 금 합금은 아니라서 같은 광택까지는 안 날 듯함

    • 은도금 식기처럼 변색된 은 물건도 변색 제거는 말도 안 되게 쉽고 저렴함
      용기에 따뜻하거나 뜨거운 물을 넣고 식탁용 소금을 듬뿍 넣음. 구겨 넣은 알루미늄 포일을 물에 넣음. 은이 알루미늄 포일에 닿도록 물건을 담금. 썩은 달걀 냄새가 나므로 환기가 잘되는 곳에서 잠시 둠. 잘 헹구면 끝임
      오래전에 갖고 있던 어린이 화학 실험 세트에서 본 방법이고, 부모님이 결혼 때부터 수십 년간 자주 쓰신 은도금 식기에 여러 번 성공적으로 써봤음
    • 금속 수축이 걱정됐지만 원하는 반지 크기를 얻으려면 출력물을 1.6% 만 키우면 됐음. 예를 들어 PLA 반지의 내경은 16.8mm였고, 주조품은 16.5mm였음
      변색이 거의 없다는 정보는 고마움. 유지보수를 많이 안 해도 된다니 다행임
    • 그래도 이 수축은 보통 아주 작음

  • 아버지는 의치를 만드셔서, 내 결혼식과 여동생 결혼식 때 갖고 있던 오래된 금 조각으로 반지를 주조해주셨음. 내가 가진 물건 중 아마 유일하게 극도로 sentimental한 물건임

    • 정말 독특함. 사랑의 상징에 가족의 연결과 유산이라는 깊은 층이 더해짐

  • 나도 이걸 하는 중인데, 예산을 꽤 빡빡하게 잡고 있음
    10번의 실패와 여러 시도 끝에 대략 이런 공정으로 하고 있음. 부탄 토치로 순은을 녹임. 가운데 금속 막대가 있는 원형 몰드, 즉 임시 반지 몰드에 붓음. 왁스 몰드로 모래 주조도 해봤지만 금속을 충분히 뜨겁게 유지해서 공간을 채울 수 없었음
    금속 반지 맨드릴 위에서 망치로 두드려 형태를 잡고 크기를 키움. 중간중간 풀림 처리하면서 금속 망치로 가볍게 아마 5,000번쯤 두드렸음
    Dremel과 연마석으로 더 다듬고, 손으로 사포질하고 광을 냄. 금속 망치로 형태를 잡아서 아주 자연스러운 해머드 마감이 생겼고, 그대로 유지할 생각임
    순은은 시간이 지나면 변색되고 긁힐 테니 팔라듐 전기도금을 해볼까 생각 중이지만, 피할 수 없는 실수를 고치기는 더 어려워질 듯함

    • 녹은 은이 대기 중 산소를 녹여들이는 문제는 어떻게 처리했는지 궁금함. 환원염 아래에 두더라도 결국 불꽃을 떼야 하고, 그러면 O2가 조금 들어가서 금속이 굳을 때 결함이 생길 수 있음

  • 아내와 나도 결혼반지를 직접 주조했음. 아내가 직접 반지를 주조해보자는 아이디어를 냈고, 나는 몇 년 전 친구가 작은 주물로를 만든 적이 있다는 걸 떠올렸음
    콘크리트로 안을 댄 페인트통에 파이프와 10달러짜리 헤어드라이어를 풀무로 붙인 것이었음
    모래 주조 장비와 온도계를 사서 친구 집에 갔음. 친구는 알루미늄만 녹여봤기 때문에 금을 녹일 만큼 뜨거워질지 확신이 없었음. 예전에 철물점에서 산 큰 포대의 무연탄을 채워 넣었더니 충분히 뜨거워졌고, 10달러짜리 헤어드라이어도 몇 시간씩 계속 돌면서 제 역할을 톡톡히 했음
    금을 사기 전에 알루미늄으로 시험 주조를 해봤음. 아내와 나, 친구 몇 명이 캔을 녹이고, 저렴한 강철 모형 반지로 모래 주형을 만들고, 꽤 형편없는 반지를 주조했음. 완전한 원도 안 나와서 사실 반지라고 하기도 어려웠음. 하지만 몇 번 더 해보며 공기 통로를 어디에 두는지, 금속을 어떻게 붓는지 등을 익혔고 꽤 괜찮은 알루미늄 반지를 만들었음. 주사위와 작은 Darth Vader 피겨 같은 장신구도 주조했음
    금반지를 성공적으로 만들 수 있겠다는 자신감이 생겨 14K 주조용 알갱이를 주문했음. 도착하자 친구 집으로 돌아가 워밍업으로 알루미늄 장신구를 좀 더 주조한 다음, 아내와 내가 서로의 반지를 주조했음. 작은 사고가 하나 있었지만 다행히 금은 쉽게 다시 녹일 수 있음. 모래 주형을 부숴 결과물을 드러내는 순간은 긴장됐지만, 결과는 훌륭했음
    우리도 해머드 마감을 선택했고 둘 다 결과에 매우 만족함. 표면에 작은 패임이 있고, 반지가 얼마나 줄어들지 과대평가해서 내 것은 조금 커서 가운데손가락에 끼지만, 그런 결함이 우리가 직접 주조했다는 기억으로 남는다고 생각함. 애초에 최종 결과가 목적은 아니었음. 완벽한 반지를 원했다면 그냥 샀을 것임. 만드는 경험이 핵심이었고, 글쓴이도 같은 종류의 경험을 한 듯해서 기쁨

  • 우리는 훨씬 덜 하드코어한 방식으로 이 회사에서 아주 좋은 경험을 했음: https://withtheseringshandmade.com/
    직접 반지를 만들 기술은 없지만 관심 있는 사람에게 추천함. 시애틀에서 주말 여행으로 가기에도 좋음

    • 우리도 비슷한 걸 했음. 비용은 그냥 반지를 사는 것과 비슷했고, 어차피 대부분은 금값이었음
      올바른 단면을 가진 금속 막대에서 시작해 먼저 구부리고, 납땜으로 붙이고, 알맞은 크기로 맞춘 뒤 광을 냈음. 즐거운 하루였음
    • 결국 얼마를 냈는지 궁금함

  • 반지를 맞출 거라면 인류애를 걸고 다이아몬드 대신 모이사나이트를 고려했으면 함. 다이아몬드는 지불해야 하는 가격만큼 가치가 없고, 되팔아 보면 알 수 있으며, 오랫동안 헛소리와 엮여온 역사가 있음
    다이아몬드를 주는 오랜 전통 때문에 그렇게 하는 거라면, 다이아몬드 약혼반지가 대중화된 시기는 미국 대선 후보들보다도 어리다는 점을 기억하면 됨 :-)

    • 완성된 반지를 사면 대개 꽤 바가지를 쓰는 편임. 하지만 감정서가 딸린 원석을 사면 시장이 매기는 가치만큼은 가짐
      능력 있는 보석상은 직접 산 원석이나 집안에서 물려받은 원석을 가져와 원하는 반지에 세팅해 달라고 해도 문제 삼지 않음. 그에게는 작업 시간과 반지 재료값만 내면 됨. 원석은 시장가격의 가치가 있음
      일정 크기 이상의 다이아몬드는 천연이든 합성이든 요즘 각인이 되어 있음. 감정서를 보관하면 되팔 수 있음
      합성 다이아몬드는 천연보다 싸고, 이것도 시장이 있음. 시장이 내려가지 않는다고 말하는 건 아님. 시장가격에 원석을 사서 시장가격에 되팔 수 있다는 뜻임. 주식이든 금이든 다이아몬드든 시장은 그렇게 작동함
    • 이 글은 보석 없는 한 가지 재료의 결혼 밴드에 관한 글이었음
    • 내 생각엔 간단함. 반지를 받을 사람이 다이아몬드를 원하면 다이아몬드를 사면 됨. 아니면 그 사람이 원하는 걸 사면 됨
      약혼반지는 선물이고, 가장 중요한 건 받는 사람이 원하는 것이지 주는 내가 약혼반지에 다이아몬드가 있어야 하는지에 대해 어떻게 생각하느냐가 아님
    • 다이아몬드 약혼반지는 귀족만 살 수 있는 물건이었더라도 르네상스 때 유행이 된 것처럼 보임
    • 모이사나이트가 더 예뻐 보이기도 함
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