A lo largo de la historia, los artesanos han empleado moldes para fabricar todo tipo de utensilios, desde armas en la Edad de Bronce hasta productos de consumo en la sociedad actual. Por lo general, los primeros moldes estaban hechos de piedra, pero la ciencia moderna ha desarrollado materiales con los que resulta más fácil trabajar, como la silicona.
La mayoría de los productos comerciales cuentan con componentes blandos, desde las patas de goma de un portátil hasta el mango ergonómico de unas tijeras. Los materiales elásticos como los poliuretanos, las siliconas, el neopreno y el látex permiten crear una amplia variedad de aplicaciones, desde materiales para cubiertas a dispositivos médicos. En particular, la fundición de siliconas nos permite ampliar las propiedades de las piezas impresas en 3D para incluir componentes que se puedan doblar y estirar utilizando materiales que se pueden adquirir fácilmente en ferreterías, tiendas de material artístico y de joyería y otros comercios habituales.
En esta guía práctica sobre la fabricación de moldes de silicona, desglosaremos todo lo que necesitas saber antes de empezar, como la forma de elegir la mejor silicona para tu aplicación y cuáles son las buenas prácticas para diseñar los elementos más cruciales de tus moldes impresos en 3D.
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Sobre la silicona
Las siliconas son un tipo de polímeros que contienen el elemento químico del silicio en su cadena molecular y que pasan de un estado líquido (silicona) a un estado sólido muy flexible y estirable (caucho o goma de silicona) cuando reaccionan con un catalizador químico.
En la fundición y la fabricación de moldes, el caucho de silicona vulcanizado a temperatura ambiente captura los detalles más precisos de la superficie, como los textos en relieve. Además, la mayoría de las siliconas para fundición no se adhieren químicamente y se pueden despegar de los moldes impresos en 3D tras el curado. Se puede conseguir una unión mecánica vertiendo el material fundido sobre superficies muy porosas, como por ejemplo la tela tejida, y, en algunos casos, también se puede obtener una unión química con aglutinantes especializados.
Silicona líquida: Las siliconas de tipo líquido suelen estar formadas por dos componentes o por un componente con una pequeña cantidad de catalizador añadida. Existen dos categorías generales que se pueden obtener fácilmente. Las siliconas catalizadas con platino son más costosas, pero ofrecen una mejor estabilidad dimensional a largo plazo y un grado de contracción muy bajo tras un curado completo. Las siliconas catalizadas con estaño son más económicas, pero ofrecen una menor estabilidad a largo plazo y suelen contraerse más. El tiempo de curado varía, pudiendo durar de 10 minutos a varias horas.
Masilla de silicona: Se trata de una masilla de dos componentes que se mezclan a mano en volúmenes equivalentes. Algunas de sus principales aplicaciones incluyen la fabricación de moldes para el sector de la joyería. Sin embargo, la silicona en sí misma es una buena imitación de las juntas o anillos fabricados mediante moldeo por compresión. Tiene una dureza Shore de 40A (véase la escala que aparece a continuación) o, en otras palabras, una dureza parecida a la de una goma de borrar. Este tipo de silicona se cura rápidamente en menos de 20 minutos y ofrece una tasa de contracción del 0 %.
Piel, membranas mucosas y seguridad alimentaria: Algunas aplicaciones requieren más sensibilidad que otras cuando entran en contacto con el cuerpo o con la comida. Consulta siempre las fichas de datos de seguridad de los materiales (FDS) del fabricante de la silicona para asegurarte de que el material se pueda utilizar con seguridad para tu aplicación.
Escala de dureza: Los materiales elásticos, incluidas las gomas de silicona, pueden ofrecer distintos grados de dureza, desde extremadamente blandos a extremadamente firmes. El número de dureza Shore es el que expresa esa característica. La escala Shore A mide los materiales más blandos, mientras que la escala Shore D recoge los materiales más duros.
Adaptado de Meridian Laboratory
¿Por qué hacer moldes de silicona?
La silicona es una buena opción para fabricar moldes porque ofrece numerosas ventajas. Se pueden crear fácilmente diseños personalizados mediante el moldeo con silicona. Los propios moldes también son bastante resistentes, de modo que se pueden utilizar una y otra vez sin miedo a que se rompan. La composición inorgánica de la silicona (comparada con el caucho, su equivalente orgánico) la hace muy resistente al calor y el frío, a la exposición a sustancias químicas e incluso a los hongos. Estas son algunas ventajas de los moldes de silicona:
Flexibilidad
Gracias a su flexibilidad, resulta muy fácil trabajar con la silicona. Los moldes de silicona son flexibles y ligeros comparados con sustancias más rígidas como el plástico, y también son más fáciles de retirar una vez que la pieza está completamente formada. Gracias a la gran flexibilidad de la silicona, es menos probable que se rompan o se astillen tanto el molde como la pieza fabricada. Se pueden utilizar moldes de silicona personalizados para dar forma a cualquier cosa, desde complejos componentes de ingeniería hasta cubitos de hielo o dulces con diseños navideños.
Estabilidad
La silicona soporta temperaturas de -65 °C a 400 °C. Además, puede tener un alargamiento del 700 %, en función de su formulación. Al ser muy estable en una gran variedad de condiciones, se pueden meter moldes de silicona en el horno, congelarlos y estirarlos mientras se retiran.
Durabilidad
En la mayoría de los casos, obtendrás muchos lotes con un molde de silicona. Sin embargo, es importante señalar que la vida útil de los moldes puede variar notablemente. Cuantas más piezas se fundan y cuanto más complejo o detallado sea el diseño, más deprisa se degradará el molde. Para maximizar la vida útil de los moldes de silicona, límpialos con jabón suave y agua, sécalos bien y guárdalos en horizontal sin apilar.
Limitaciones
Pese a que trabajar con silicona ofrece muchas ventajas, también hay algunas limitaciones que se deben tener en cuenta:
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La silicona cuesta más que el látex y los cauchos orgánicos. Una comparación rápida en Amazon muestra que un galón (3,8 litros) de silicona normalmente alcanza los 100 $, casi el doble que el látex.
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Aunque es flexible, la silicona puede desgarrarse si se estira demasiado.
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No toda la silicona se formula igual. Compra siempre la silicona y cualquier material para fabricación a un proveedor de confianza.
Aplicaciones comunes de los moldes de silicona
Tanto aficionados como profesionales recurren a los moldes de silicona por su versatilidad y facilidad de uso. Estos son algunos ejemplos de sectores y aplicaciones que utilizan moldes de silicona para fabricar sus productos:
Prototipado
El moldeo con silicona se utiliza en la creación de prototipos y en la producción para el desarrollo de productos en muchas industrias. Dado que el coste de los moldes de silicona es considerablemente menor que el de los moldes de metal para procesos de fabricación tradicionales como el moldeo por inyección, la fundición en moldes de silicona es ideal para la creación de prototipos de diseños de productos, así como para la producción de unidades beta para sondear el mercado y la respuesta de los consumidores ante un nuevo producto. Aunque la impresión 3D es más adecuada para la creación rápida de piezas únicas, el moldeo con silicona y la fundición de uretano pueden ser ideales para lotes pequeños de piezas.
Lanzamiento rápido de productos con la impresión 3D y el uretano
El lanzamiento rápido de productos (conocido como bridge manufacturing) es más rápido que los métodos de fabricación tradicionales y es útil para productos con volúmenes de producción bajos o cuyo diseño podría tener que cambiarse. En este seminario web puedes aprender cómo pasar de la impresión 3D a la fundición de volumen de producción medio y al moldeo por inyección.
Joyería
Esto supone un gran avance en la producción en serie, dado que permite trabajar a distintas escalas con la fundición a la cera perdida. Dado que los moldes de silicona capturan un elevado nivel de detalle, los joyeros pueden producir piezas con filigranas y geometrías complejas.
Molde de silicona vulcanizado a temperatura ambiente (RTV) formado a partir del modelo maestro impreso en 3D.
Moldeo de caucho vulcanizado con moldes impresos en 3D
La impresión 3D con materiales de alto rendimiento permite que los diseñadores y los fundidores hagan uso de la tecnología digital en los procesos productivos. Léelo ya para descubrir cómo se puede usar la impresión 3D para producir pequeñas piezas de metal.
Productos de consumo
Los creadores emplean moldes de silicona para fabricar objetos artesanales personalizados, como jabones y velas. Incluso los fabricantes de material escolar a menudo utilizan moldes de silicona para formar productos como tizas y gomas de borrar. Los fabricantes de juguetes y objetos de colección también utilizan esta técnica para producir miniaturas y figuras personalizadas de gran calidad y precisión.
Por ejemplo, SiOCAST utiliza patrones impresos en 3D para fabricar moldes de silicona en un proceso único que combina las ventajas de la impresión en 3D, el moldeo de silicona y el moldeo por inyección. La tecnología de SiOCAST ya ha sido ampliamente adoptada, desde pequeños estudios hasta los mayores fabricantes de miniaturas del sector, como Monster Fight Club (The Witcher, Cyberpunk RED), Reaper Miniatures (Bones) y Warlord Games (Blood Red Skies, Bolt Action).
Alimentos y bebidas
Se utilizan moldes de silicona de uso alimentario para formar toda clase de dulces de fantasía, como bombones, polos y piruletas. Como la silicona puede soportar un calor de hasta 400 °C, los moldes también pueden utilizarse para cocinar. Los pequeños productos de bollería como magdalenas y pastelitos se hornean muy bien en moldes de silicona.
Proyectos de bricolaje
Los artistas independientes y los amantes del bricolaje a menudo utilizan el moldeo con silicona para crear diseños únicos. Se pueden utilizar moldes de silicona para formar o replicar de todo, desde bombas de baño hasta galletas para perros: las posibilidades son casi infinitas. Un proyecto divertido de moldeo con silicona para niños es crear un molde real de su mano. Asegúrate de utilizar una silicona que no dañe la piel.
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Cómo hacer modelos para moldeo con silicona
Un modelo (a veces llamado modelo maestro) es la parte que se utiliza para crear un negativo exacto en el molde de silicona. Si simplemente intentas reproducir un objeto que ya existe, sería lógico utilizar dicho objeto como modelo. Solo deberás asegurarte de que el objeto puede soportar el proceso de creación del molde.
Para crear un nuevo diseño o prototipo, primero debes fabricar el modelo, para lo cual dispones de varias opciones. Estas son algunas formas de hacer modelos para moldeo con silicona:
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Esculpido: Si tienes talento como escultor o si quieres crear un diseño relativamente sencillo, puedes utilizar arcilla para crear un modelo. Esculpir un modelo también es un proyecto divertido para niños y una opción económica para los aficionados al bricolaje.
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Tallado: Puedes crear un modelo de madera. Los modelos maestros de madera tallada son una opción magnífica para hacer azulejos y diseños planos.
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Impresión 3D: Muchos profesionales y diseñadores comerciales optan por imprimir modelos en 3D. Las impresoras 3D de escritorio presentan muchas ventajas, como la flexibilidad de diseño con software CAD, la elevada precisión, la facilidad de modificación de prototipos y la rapidez de producción.
Una vez que tienes un modelo, ya puedes empezar a hacer el molde de silicona.
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Introducción a la fabricación de moldes de silicona
Esto es todo lo que necesitarás para crear un kit básico de moldeo con silicona:
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Un modelo maestro
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Silicona líquida, como la OOMOO 30 de Smooth-On
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Una caja o un recipiente no poroso que haga de contenedor del molde
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Agente de desmoldeo, como el Universal Mold Release de Smooth-On
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Cera, resina u otros materiales de uso final
Moldes de silicona de una pieza o de dos piezas
Antes de empezar a fabricar los moldes, deberás decidir qué tipo de molde quieres crear.
Los moldes de silicona de una pieza son como bandejas de cubitos de hielo. Se rellena el molde y se espera a que el material se endurezca. Sin embargo, igual que una bandeja de cubitos de hielo crea cubitos con una superficie plana, los moldes de una pieza solo servirán para diseños que tienen una cara plana. Si el modelo maestro tiene socavados profundos, también resulta más difícil retirarlo, así como retirar las piezas acabadas del molde una vez que la silicona se endurece, sin que se produzcan daños.
Cuando esto no supone un problema para tu diseño, el molde de silicona de una pieza es la opción ideal para crear una reproducción en 3D exacta del modelo maestro en todas las demás superficies.
Los moldes de silicona de una pieza son perfectos para diseños con una cara plana y sin socavados profundos.
Un molde de silicona de dos piezas es mejor para reproducir el modelo maestro en 3D sin cara plana o si tiene socavados profundos. El molde se separa en dos piezas que se vuelven a juntar, formando una cavidad en 3D que se puede rellenar (similar al sistema de moldeo por inyección).
Los moldes de dos piezas no tienen caras planas y resulta más fácil trabajar con ellos que con los moldes de un solo bloque. El lado negativo es que son algo más complejos de crear y pueden formarse líneas de unión si las dos piezas no están perfectamente alineadas.
Cómo hacer moldes de silicona
Primero, deberás decidir si quieres utilizar un molde de una pieza o de dos piezas. El proceso de fabricación de estos moldes es similar, pero crear un molde de dos piezas llevará algo más de tiempo. Puedes seguir estas instrucciones paso a paso para crear tus propios moldes de silicona.
Molde de silicona de una pieza
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Crea el modelo maestro del producto: Se trata del diseño final de tu pieza, que después vas a reproducir utilizando otro material. Al imprimir en 3D con una impresora 3D de estereolitografía (SLA), utiliza cualquier Resina de Uso General de Formlabs con una altura de capa de 50 micras. Procura que no queden marcas de los soportes en las superficies detalladas. Lava las piezas a fondo con alcohol isopropílico. El proceso de moldeo con silicona puede verse afectado si quedan partes pegajosas en la superficie.
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Crea un contenedor para fabricar tu molde: Una opción habitual para crear un contenedor para el molde de silicona es utilizar un tablero revestido de fibras de densidad media (MDF), pero incluso un recipiente de plástico corriente servirá. Busca materiales que no sean porosos y que te permitan contar con una base plana.
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Coloca el modelo maestro y aplica el agente de desmoldeo: Empieza por rociar ligeramente el interior del contenedor del molde con un agente de desmoldeo. Coloca el modelo maestro dentro del contenedor, con la cara detallada hacia arriba. Rocíalo ligeramente con el agente de desmoldeo. Espera unos 10 minutos hasta que se seque por completo.
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Prepara la silicona: Mezcla el caucho de silicona de acuerdo con las instrucciones del paquete. Puedes utilizar un dispositivo vibratorio como una lijadora eléctrica de mano para eliminar las burbujas de aire.
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Vierte la silicona en el contenedor del molde: Vierte el caucho de silicona mezclado poco a poco en el contenedor. Apunta primero a la parte inferior del contenedor (la base) y ve rellenando poco a poco los contornos del modelo maestro impreso en 3D. Cúbrelo con al menos un centímetro de silicona. El proceso de curado tardará en completarse de una hora a un día, dependiendo del tipo y la marca de silicona que hayas empleado.
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Desmolda la silicona: Una vez que haya terminado el proceso de curado, separa la silicona del contenedor y retira el modelo maestro. Ahora podrás utilizar tu molde como si se tratase de una bandeja de cubitos de hielo para fundir tu producto de uso final.
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Funde tu pieza: Como ya hemos dicho, es buena idea rociar ligeramente el molde de silicona con un agente de desmoldeo y dejar que se seque durante 10 minutos. Vierte el material de uso final (cera o cemento, por ejemplo) en las cavidades y deja que se cure.
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Prepara el molde para la siguiente fundición: Puedes utilizar este molde de silicona varias veces. Vuelve al paso 7 para repetir el proceso.
Buenas prácticas
Selección de la resina: Recomendamos utilizar la Clear Resin para poder visualizar el llenado del molde. Recomendamos imprimir con una altura de capa de 50 μm para obtener un buen equilibrio entre una textura lisa de la superficie y un tiempo de impresión rápido. Orienta las piezas en la base de impresión de forma que no queden marcas de los soportes en las superficies interiores esenciales.
Elementos de alineación: Las cuatro protuberancias cilíndricas y las hendiduras que se encuentran en las esquinas del molde se utilizan como elementos de alineación para asegurar un buen acoplamiento entre ambos lados del molde. Nuestro socio comercial recomienda añadir 0,1 mm de espacio libre para los elementos de alineación.
En un objeto de rotación simétrica como esta junta, los elementos de alineación pueden tener la misma forma y colocación. En otras palabras, la parte superior del molde se puede girar 90 o 180 grados sin que esto afecte a la forma de la junta. Para las geometrías irregulares, se puede utilizar una estrategia de llave y cerrojo, de manera que la forma y la ubicación de los elementos de alineación solo se puedan unir o encajar de una única forma.
Puntos de palanca biselados: Puedes añadir zonas biseladas en los bordes del molde para que sea más fácil hacer palanca entre los dos lados. Para hacer palanca en el molde, puedes utilizar la espátula incluida en el Finish Kit de Formlabs o un destornillador de cabeza plana.
Diseño del molde: Uno de los primeros elementos que debes tener en cuenta al diseñar el molde es la línea de separación, es decir, la manera en la que se unen y se separan las piezas del molde por compresión.
Molde de silicona de dos piezas
Para crear un molde de dos piezas, empieza con los dos primeros pasos de la sección anterior, es decir, hacer el modelo maestro y crear un contenedor para el molde. A continuación, sigue este proceso para crear un molde de dos piezas:
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Coloca el modelo maestro en arcilla:
Utiliza arcilla para formar lo que acabará siendo una mitad del molde. La arcilla debe colocarse dentro del contenedor del molde, con la mitad del modelo maestro sobresaliendo de la arcilla.
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Prepara y vierte la silicona:
Sigue las instrucciones del paquete de silicona para prepararla y viértela poco a poco en el contenedor del molde encima de la arcilla y del modelo maestro. Esta capa de silicona será una mitad del molde de dos piezas.
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Retira todo del contenedor del molde:
Una vez que se ha curado el primer molde, tendrás que retirar el molde de silicona, el modelo maestro y la arcilla del contenedor del molde. No pasa nada si las capas se separan durante la extracción.
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Limpia la arcilla que quede:
Limpia toda la arcilla que quede de modo que solo se vea tu primer molde de silicona y el modelo maestro. Asegúrate de que el modelo maestro y el molde estén completamente limpios.
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Vuelve a colocar el molde y el modelo maestro en el contenedor del molde:
Vuelve a colocar el molde de silicona y el modelo maestro (incrustado en el molde) en el contenedor del molde, esta vez hacia arriba en vez de hacia abajo.
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Aplica agente de desmoldeo:
Aplica una capa fina de agente de desmoldeo a la parte superior del modelo maestro y al molde de silicona para que resulte más fácil desmoldar.
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Prepara y vierte la silicona para el segundo molde:
Siguiendo las mismas instrucciones que antes, prepara y vierte la silicona en el contenedor del molde para crear el segundo molde.
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Espera a que se cure el segundo molde:
Deja tiempo suficiente para que se cure el segundo molde antes de intentar retirarlo del contenedor del molde.
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Desmolda las piezas:
Retira los dos moldes de silicona del contenedor del molde y sepáralos con cuidado.
OXO utilizó un molde de dos piezas para prototipar esta junta de una coctelera. Encontrarás más información sobre el proceso de moldeo por compresión que utilizaron aquí.
Buenas prácticas
Selección de la resina: Las Resinas de Uso General como la Grey Resin captan muchos detalles de la superficie. La silicona captura los detalles más delicados de la superficie, incluidas las líneas de capa. Una altura de capa de 50 micras permite imprimir con rapidez sin sacrificar el acabado liso de la superficie. Sin embargo, imprimir con una altura de capa de 25 micras puede ser adecuado para ciertas aplicaciones estéticas.
Agente de desmoldeo: Es importante utilizar el agente de desmoldeo en ambas etapas del proceso de moldeo, es decir, tanto en la creación del molde de silicona como en la fundición de la pieza final. La marca Smooth-On fabrica agentes de desmoldeo multiusos que funcionan bien para la mayoría de las aplicaciones.
Ángulos de desmoldeo: El proceso de moldeo de silicona es bastante flexible y admite ángulos de 90 grados o pequeños socavados. Si planeas utilizar el molde varias veces, procura minimizar el número de veces que tendrás que doblar y estirar el molde para retirar tus piezas, o busca una fórmula de caucho de silicona que ofrezca una mayor resistencia al desgarro.
Sobremoldeo con silicona
Dame Products utiliza el sobremoldeo de silicona para encapsular el hardware interno de los prototipos beta destinados a los clientes.
El sobremoldeo es un proceso de moldeo de varios pasos en el que dos o más componentes se moldean uno encima del otro. A veces, el sobremoldeo recibe el nombre de moldeo de doble disparo, porque es un proceso de dos pasos. Primero se crea un componente base. A continuación, se moldea un material diferente sobre partes de ese componente. El sobremolde se suele usar para fabricar piezas de plástico que incluyen un mango de caucho. Por ejemplo, el proceso en dos pasos de sobremoldear un cepillo de dientes consiste en formar una capa base para el mango de plástico y una capa superior de caucho (para que el cepillo resulte menos resbaladizo al tacto).
Para saber más acerca del sobremoldeo con silicona, lee la guía completa.
Un mundo de posibilidades con las técnicas de moldeo con silicona
Al fin y al cabo, no hay una única forma correcta de fabricar productos. Con frecuencia se emplean diversos métodos de producción juntos para lograr resultados óptimos; comprender todas sus ventajas e inconvenientes particulares te ayudará a tomar las mejores decisiones para tu proyecto.
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