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.
Hoy, una amplia variedad de industrias recurren al moldeo con silicona. Desarrolladores de productos, ingenieros, aficionados al bricolaje e incluso chefs emplean moldes de silicona para crear piezas únicas o lotes pequeños.
En esta guía práctica para la fabricación de moldes de silicona te explicaremos todo lo que debes saber antes de empezar y te facilitaremos una lista de los elementos que necesitas, junto con una guía paso a paso para que puedas incorporar los moldes de silicona a cualquier tipo de proyecto.
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Tanto si necesitas prototipar a toda velocidad como si estás fabricando piezas de uso final, estamos aquí para ayudarte. El equipo de Ventas de Formlabs está formado por especialistas que saben exactamente cómo ofrecer la asistencia que tu negocio y tú necesitáis.
About Silicone
Silicones are a class of polymers that contain the element silicon in their molecular chain, and transform from a liquid (silicone) to a highly flexible and stretchable solid (silicone rubber) when reacted with a chemical catalyst.
In casting and mold-making, RTV silicone rubber captures fine surface details including embossed text. In addition, most castable silicones are not chemically adhesive, and will peel away from 3D printed molds after curing. Mechanical bonding can be achieved by casting onto highly porous surfaces like woven fabric, and in some cases chemical bonding can be promoted with specialized binders.
Liquid silicone: Liquid type silicones are typically two-part or a single part with a small amount of catalyst added. There are two general categories that are readily available. Platinum catalyzed silicones are higher cost but offer superior long-term dimensional stability and very low shrinkage after full cure. Tin catalyzed silicones are lower cost but less stable over time, and tend to have higher shrinkage rates. Curing time ranges from 10 minutes to several hours.
Silicone putty: This is a two-part putty in which components are blended together in equal amounts by hand. Key applications include mold making for the jewelry industry, however the silicone itself is a good mimic for compression molded gaskets or seals. It has a durometer rating of Shore 40A (see scale below), or a similar hardness to a pencil eraser. This silicone cures quickly in less than 20 minutes, and has zero percent shrinkage.
Skin, mucous membrane, and food safety: Some applications require more sensitivity than others when it comes to contact with the body or contact with food. Always check the materials safety data sheet (MSDS) from the silicone manufacturer to make sure the rubber is safe for your application.
Durometer rating scale: Rubbery materials, including silicone rubbers, can be formulated to a range of hardnesses from extremely soft to extremely firm, as indicated by a specific Shore durometer number. Softer materials are measured on the Shore A scale, and harder materials on the Shore D scale.
Adapted from Meridian Laboratory
¿Por qué hacer moldes de silicona?
La silicona es una opción de garantía para fabricar moldes porque ofrece numerosas ventajas. Se pueden crear fácilmente diseños personalizados mediante el moldeo con silicona. Los propios moldes también son bastante duraderos, 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
Además, puede tener un alargamiento del 700 %, según la 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 industrias 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
Artistas independientes y 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 replicar 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 elaboración.
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 con 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 estándar con una altura de capa de 50 micras. Procura que no queden marcas de los soportes en la superficie detallada. 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
Resin selection: We recommend using Clear Resin to provide a visual queue for mold filling. We recommend printing with a 50 μm layer height for a good balance between smooth surface texture and fast printing time. Orient your parts on the build plate so that critical interior surfaces are free of support marks.
Alignment features: The four cylindrical bumps and divots at the corners of the mold are used as alignment features to ensure proper registration between the two sides of the mold. Our partner recommends adding 0.1 mm of clearance for alignment features.
In a rotationally symmetric object like this gasket, the alignment features can have identical shape and placement. In other words, the top of the mold can be rotated 90 or 180 degrees, and the gasket shape is not affected. For irregular geometries, a lock and key strategy can be used, in which the shape and placement of the alignment features can only come together in one unique way.
Beveled pry points: Adding chamfers to the mold edges can make it easier to pry apart the two sides of the mold To pry apart the mold, you can use the spatula that comes with the Formlabs Finish Kit, or a flat head screwdriver
Mold design: One of the first design features that you need to consider is the parting line of the mold, or how the two parts of the compression mold come together, and how they come apart.
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 used a two-part mold to prototype this cocktail shaker gasket. Learn more about the compression molding process they used here.
Buenas prácticas
Resin Selection: General Purpose Resins such as Grey Resin capture high surface detail. Silicone picks up fine details in the surface, including layer lines. While 50 micron layer height provides a good balance between smooth surface and print speed, printing at 25 micron layer height might be appropriate for some aesthetic applications.
Mold Release: It is important to use this in both stages of your molding process, such as in the creation of the silicone mold, as well as the casting of the end-use part. The Smooth-On brand makes a multipurpose mold release which works well for most applications.
Draft Angles: The silicone molding process is fairly forgiving and can handle 90 degree angles or light undercuts. If you plan to use the mold multiple times, try to minimize the amount that you need to flex and stretch the mold to release your parts, or seek out a silicone rubber formula with a high tear strength.
Silicone Overmolding
Dame Products employs silicone overmolding in production and to encapsulate internal hardware for customer beta prototypes.
Silicone overmolding is used to encapsulate hardware within a layer of silicone, like the handle of a tool or a medical appliance.
- Print multipart mold in Formlabs Clear Resin: Printing with 50 μm layer height isrecommended. Orient parts so critical interior surfaces are free of support marks. Clear Resin enables you to see the interior of the mold while it is being filled.
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Wash and Cure the mold, and remove supports: Wash thoroughly with IPA until the parts have a non-tacky finish. Once washed and dried, post-cure the parts in Form Cure.
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At least one hour in advance: Prepare silicone: Fill each side of the epoxy cartridge system with one part (A or B), using separate syringes to transfer the liquids. Stand upright and allow silicone to gently degas for at least one hour, or up to one day. An optional step here is to add dye to either the A or B side of the cartridge and mix thoroughly.
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Apply Mold Release (optional): Apply a very light layer of petroleum jelly to the internal surfaces of the mold with a small paint brush. This silicone overmolding technique also works without mold release.
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Orient internal hardware: The alignment pins on the mold aid the positioning of the hardware.
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Close the mold, and compress it by hand: Check the placement and alignment of the hardware through the exterior of the mold. If the hardware appears out of alignment, repeat steps five and six.
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Clamp the mold: Start by clamping in the “direction of draw” or perpendicular to the main parting line of the mold. It’s a good idea to check alignment again, since clamping may shift the internal hardware. As an optional step, sealing the edges with duct tape prior to clamping can help reduce any material seepage and flashing that occurs in RTV mold making.
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Assemble the epoxy gun: Insert the cartridges into the gun and screw on the mixing nozzle. It’s helpful to squeeze a little bit of liquid out of the nozzle tip at this stage to make sure you are getting proper mixing.
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Inject silicone into the mold: Insert the tip of the mixing nozzle into the mold opening and squeeze the trigger gently. Watch the silicone flow through the mold, and continue to pump until the mold is full and silicone is coming out of all of the vent holes. If silicone continues to sink into the mold after you’ve stopped, that’s because air bubbles are settling or material is seeping at the parting lines. You may need to add a little more a few times after initial fill. After filling, holding a vibrating device (such as a handheld sander) to the surface of the mold can encourage evacuation of air bubbles.
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Wait for the silicone to cure: Check your silicone instructions for recommended curing time.
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Demold the prototype: Cut all excess silicone off the exterior of the mold first. Then pry apart the mold with the Formlabs spatula or a flat head screwdriver. Be mindful of thin strings of silicone that form in the mold air vents. Take your time to trim these separately so they do not stay with the mold and pull the silicone off of your hardware. It can also be helpful to trim away some flashing before the object is completely released.
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Trim, finish, and clean the prototype: There will always be flashing to trim off with the Formlabs Flush cutters or a sharp blade. If any air bubbles create voids on the surface, you can paint on additional liquid silicone patches and allow them to cure. Prototypes should be cleaned using industry-specific guidelines before they are handled by beta testers.
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Prepare mold for the next casting: The mold can be re-used multiple times, but you may need to clean out air vents using a sharp object such as a paper clip or drill bit. Return to Step four above.
Un mundo de posibilidades con las técnicas de moldeo con silicona
Está claro que no hay una sola forma adecuada de fabricar productos, ya sean alimentos, figuritas o componentes comerciales. 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.
¿Quieres descubrir más técnicas y aplicaciones para la fabricación de moldes de silicona? Descarga nuestro libro blancoMoldeo con silicona para el diseño de productos.