Fundición a la cera perdida: Técnica, proceso y aplicaciones

La fundición a la cera perdida es una técnica de fundición de metal para crear objetos, simples o complejos, con diversos metales (como oro, plata, latón o bronce) mediante la fundición de un modelo o patrón original.

Es una de las técnicas metalúrgicas más antiguas conocidas, que se remonta a hace 6000 años, pero se sigue utilizando mucho en la producción de joyas, aparatos dentales y arte. En su forma industrial, es un modo común de crear piezas metálicas de precisión para la ingeniería y la fabricación.

Aunque suele asociarse con la artesanía, ahora los creadores pueden transformar el proceso de fundición a la cera perdida con diseños digitales e impresión 3D para simplificar el proceso de trabajo, ahorrar tiempo, reducir costes y reformular el proceso para el siglo XXI.

Sigue leyendo para descubrir cómo las tecnologías digitales han revitalizado la fundición a la cera perdida y sus implicaciones para joyeros, dentistas y fabricantes.

El proceso de fundición a la cera perdida puede variar según el sector y la aplicación para la que se use, pero suele consistir en los siguientes pasos. Las piezas fundidas se hacen a partir de un modelo de cera, lo que se conoce como el método directo, o de réplicas del modelo de cera original, lo que se conoce como el método indirecto. El método directo se salta del primer paso directamente al cuarto.

1. Creación de modelos: El artista esculpe un diseño de cera. El tamaño y la complejidad del modelo de cera están limitados por la habilidad del tallador de cera y por la capacidad de su equipo de fundición. 

2. Creación de un molde: A continuación, se funde este modelo y la pieza fundida se pule para producir un patrón maestro. El modelo maestro se utiliza para hacer un molde de cera a partir de goma que se calienta y se vulcaniza alrededor de la pieza fundida maestra para hacer un molde de cera flexible.

3. Producción de patrones de cera: La cera fundida se inyecta o a veces se vierte en el molde de goma. Esto puede hacerse una y otra vez para crear copias del diseño original.

4. Ensamblaje del patrón de cera: Los bebederos se añaden a las copias de cera y se conectan para crear una estructura en forma de árbol, que proporciona caminos para que la cera fundida salga y el metal fundido rellene posteriormente la cavidad. 

5. Aplicación de los materiales de revestimiento: El árbol de cera se sumerge en una mezcla de sílice o se introduce en una caja de moldeo y se rodea con el revestimiento líquido.

6. Quemado: Después de que el material de revestimiento se seque, la caja de moldeo se coloca boca abajo en un horno, que funde la cera dejando una cavidad negativa con la forma del modelo original.

7. Vertido: El molde de revestimiento se calienta en un horno para reducir la diferencia de temperatura con el metal fundido. El metal se funde y después se vierte, usando la gravedad o la presión del vacío, para poner el metal en la cavidad.

8. Retirada del revestimiento: Una vez que el metal fundido se ha enfriado un poco, el molde de revestimiento se humedece en agua para disolver el yeso refractario y sacar la pieza fundida. Los bebederos se cortan y se reciclan, mientras que las piezas fundidas se limpian para eliminar las señales del proceso de fundición.

9. Acabado: Las piezas fundidas se liman, se amolan, se mecanizan o se arenan para conseguir la geometría y el acabado final. Cuando sea necesario, las piezas fundidas se tratan con calor para mejorar las propiedades mecánicas del material.

Un breve resumen de la larga historia de la fundición a la cera perdida

No es una exageración decir que la fundición a la cera perdida es tan antigua como la propia civilización. Se han descubierto artefactos como cetros, esculturas y muebles realizados mediante fundición a la cera perdida en lugares tan lejanos como Israel, Vietnam, Nigeria, Nicaragua y el valle del Indo. El objeto más antiguo que se conoce que se haya realizado con esta técnica es un amuleto creado por una sociedad del valle del Indo, de hace más de 6000 años.

Después de usarse durante siglos en la producción de decoraciones escultóricas y en relieve textil, la fundición a la cera perdida comenzó a sustituirse por el moldeado de piezas en Europa durante el siglo XVIII. Partes del proceso se adaptaron para crear una versión industrial de la fundición a la cera perdida que se ajustara a las necesidades de la industria creciente en el siglo XIX.

En la odontología, los métodos de fundición a la cera perdida se usan para crear coronas de oro, inlays y onlays. Por lo tanto, el legado de la fundición a la cera perdida sigue estando muy vivo hoy en día.

Fundición a la cera perdida en el siglo XXI con el diseño digital y la impresión 3D

Actualmente, las herramientas de software digitales y la impresión 3D potencian la fundición a la cera perdida con las ventajas de un diseño y un proceso de fabricación digitales.

Con el proceso de trabajo digital, los diseñadores usan herramientas de software CAD para crear los diseños de forma digital y una impresora 3D profesional para producir los modelos impresos en 3D que después se funden en el molde. Después de quemar el patrón positivo, el proceso sigue los mismos pasos que la fundición a la cera perdida tradicional. 

Gracias a las técnicas digitales, se reduce la necesidad de un largo trabajo manual y el diseño es fácil de conservar, modificar y recrear cuando sea necesario. 

Aplicaciones de fundición a la cera perdida con tecnologías digitales

Desde los ingenieros a los fabricantes de joyería, hay muchos campos profesionales que están aprovechando las nuevas posibilidades que la tecnología digital está creando para la fundición a la cera perdida.

Joyería

Uno de los primeros casos de uso de la fundición a la cera perdida fue la creación de joyería y adornos elegantes. Fabricar a mano patrones de cera para joyería con detalles muy definidos y complejos es complicado, y en un mercado exigente que crece con velocidad, que una producción manual mantenga el ritmo de la competencia puede resultar difícil. 

Los diseñadores de joyas pueden usar herramientas de software CAD para diseñar joyas, lo que facilita producir y ajustar geometrías complejas que antes requerían un trabajo manual muy meticuloso para tallarlas en cera.

El diseño digital, los materiales avanzados y las impresoras 3D de resina rentables están cambiando la forma en la que los fabricantes de joyería y los diseñadores trabajan, crean conceptos y prototipos y producen.

La impresión 3D por estereolitografía puede reproducir elementos complejos que serían difíciles de elaborar a mano.

Los diseñadores de joyas pueden usar herramientas de software CAD para diseñar joyas, lo que facilita producir y ajustar geometrías complejas que antes requerían un trabajo manual muy meticuloso para tallarlas en cera.

Las impresoras 3D de calidad industrial asequibles pueden crear rápidamente patrones que se pueden fundir igual que los tradicionales de cera. La impresión 3D ofrece un margen casi ilimitado para la creatividad en la geometría del diseño. Gracias a un láser controlado con precisión, se pueden capturar detalles de diseño extraordinarios, como filigranas delicadas, texto en relieve y engastes detallados de tipo pavé de piedras preciosas.

Los mayores obstáculos para la adopción de un proceso de trabajo digital en la joyería son las habilidades de diseño digital y la formación. Sin embargo, a los diseñadores de joyas nuevos que están entrando ahora en el sector por primera vez se les enseña tanto el diseño tradicional como las técnicas de diseño con software CAD, lo que los prepara para esta inevitable transición.

Odontología

La fundición a la cera perdida y las restauraciones por prensado han sido una práctica estándar en odontología durante décadas para fabricar inlays, onlays, coronas, coronas de aleación de cerámica, coronas totalmente cerámicas, estructuras de prótesis parciales y otras restauraciones de implantes.

Los patrones de cera normalmente se forman a mano en un troquel del diente o un modelo de arcada basado en la impresión manual de la dentición del paciente. A continuación, los patrones se unen a un árbol de fundición y se queman, siguiendo el proceso tradicional de la fundición a la cera perdida.

Con la tecnología digital, los dentistas captan un modelo digital de la anatomía del paciente, usando un escáner intraoral o escaneando un modelo o impresión físicos con un escáner de escritorio. Los datos del escaneo se importan al software CAD y el técnico dental diseña las restauraciones necesarias. Los patrones después pueden imprimirse en 3D con un material parecido a la cera y fundirse o prensarse mediante el proceso de trabajo tradicional. 

Los patrones para coronas dentales, inlays, armazones de prótesis dentales parciales, entre otros, pueden imprimirse después en 3D con un material parecido a la cera y fundirse o prensarse mediante el proceso de trabajo tradicional. 

En odontología, el diseño digital no es una gran limitación, ya que se trabaja a partir de una impresión de la anatomía del paciente. Las herramientas de software CAD dental simplifican el proceso de diseño, mientras que la impresión 3D automatiza el proceso de fabricación de los patrones que tradicionalmente requiere un técnico experimentado y muchos pasos manuales.

Unir las tecnologías digitales con la fundición a la cera perdida combina lo mejor de la fabricación analógica y digital y permite a los laboratorios dentales producir patrones de gran precisión, con un flujo de trabajo digital uniforme y fiable y una maquinaria fácil de usar.

Para usos en los que las piezas requieran detalles finos o geometrías complejas, la fundición sigue siendo un proceso de fabricación rentable y muy eficaz, que produce componentes esenciales para aplicaciones aeroespaciales, automovilísticas o médicas.

Tradicionalmente, los patrones para la fundición directa a la cera perdida se esculpían a mano o se mecanizaban si la pieza no necesitaban producirse en masa. Con las impresoras 3D, los ingenieros y las fundiciones pueden crear directamente los patrones de fundición para acortar los tiempos de espera y obtener una libertad de diseño que supere los límites de los procesos de moldeo para un diseño orientado a la fabricación.

Una revolución en la tradición

La evolución del proceso de la fundición a la cera perdida con herramientas digitales prueba que la tecnología no nos tiene que separar del pasado. Si se usan correctamente, estas técnicas pueden producir piezas a escala de alta calidad, desde joyería personalizada a piezas de coche producidas en masa. El resultado es un nuevo grado impresionante de eficiencia y de libertad de diseño.

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