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¿Qué es la fundición a la cera perdida?

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

Es una de las técnicas más antiguas con las que se le da forma al metal, pues existe desde hace 6000 años, pero sigue estando muy extendida como método para producir joyas, productos odontológicos y arte. En su forma industrial, la fundición a la cera es un modo común de crear piezas precisas de metal en 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 los 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 la función a la cera perdida

El proceso de fundición a la cera 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 a partir de réplicas del modelo de cera original, lo que se conoce como el método indirecto. El método directo salta del primer paso directamente al cuarto.

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

  2. Creación de un molde: Un tallador de cera funde este modelo y pule el resultado 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 del modelo maestro para hacer un molde flexible de cera.

  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 pare crear copias del diseño original.

  4. Montaje del patrón de cera: Se añaden bebederos 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 materiales de revestimiento: El árbol de cera se sumerge en una lechada 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 y deja 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 de la caja de moldeo: 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 fundición en bruto. Los bebederos se cortan y se reciclan, mientras que las piezas fundidas se limpian para eliminar los signos del proceso de fundición.

  9. Acabado: Las piezas fundidas se guardan, se pulen, se mecanizan o se lijan para conseguir la geometría y el acabado finales. Cuando sea necesario, las piezas fundidas se tratarán con calor para mejorar las propiedades mecánicas del material. 

Un 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 en el valle del Indo hace más de 6000 años.

Después de usarse durante siglos en la producción de decoraciones escultóricas y en relieves textiles, la fundición a la cera perdida empezó a sustituirse por el moldeo por piezas en Europa durante el siglo XVIII. Varias partes del proceso se adaptaron al moldeado con cera para ajustarse 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 y restauraciones de tipo inlay y onlay. El legado de la fundición a la cera perdida sigue siendo obvio hoy en día.

Cómo llevar la fundición a la cera perdida al siglo XXI con el diseño digital y la impresión 3D

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

El proceso de trabajo digital para fundir joyería. El diseño generativo y la impresión 3D han ido reemplazando los pasos artesanales tradicionales.

Con el proceso de trabajo digital, los diseñadores usan herramientas de software CAD para crear los diseños de forma digital y una impresora 3D de alta resolución para producir los patrones 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 la fundición a la cera perdida con tecnologías digitales

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

Joyería

Uno de los primeros casos de uso de la fundición a la cera perdida fue crear joyería y adornos elegantes. Fabricar a mano patrones de cera para joyería con detalles muy definidos y complejos resulta complicado y en un mercado exigente que crece con velocidad, mantener la producción manual puede resultar complejo.  

Los diseñadores de joyería pueden usar herramientas de software CAD para diseñar joyas, lo que las hace más fáciles de producir y permite realizar geometrías complejas que antes requerían un trabajo muy meticuloso para tallarlas a partir de cera.

El diseño digital, los materiales avanzados y las impresoras 3D asequibles in situ están cambiando la forma en la que los fabricantes de joyería y los diseñadores trabajan a la hora de elaborar conceptos, crear prototipos y llevar a cabo la producción.

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

Los diseñadores de joyería pueden usar herramientas de software CAD para diseñar joyas, lo que las hace más fáciles de producir y permite realizar geometrías complejas que antes requerían un trabajo muy meticuloso para tallarlas a partir de cera.

Las impresoras 3D asequibles pueden crear patrones rápidamente que se funden igual que la cera tradicional. La impresión 3D ofrece un alcance casi ilimitado para la creación de geometrías en el diseño. Gracias a un láser controlado con precisión, se pueden capturar detalles de diseño extraordinarios, como filigranas delicadas, texto en relieve y ajustes detallados para el engaste de tipo pavé de piedras preciosas.

Las barreras más grandes para la adopción de un proceso de creación digital en la joyería son las habilidades de diseño digital y la formación. Sin embargo, a los nuevos diseñadores de joyas que están entrando ahora por primera vez en el sector se les enseñan tanto los fundamentos del diseño tradicional como las técnicas de diseño con software CAD, lo que los prepara para esta inevitable transición.


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Odontología

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

Los patrones de cera normalmente se forman a mano en un troquel del diente y un modelo de arco basado en una impresión manual del paciente. Después, los patrones se conectan a un árbol de fundición mediante bebederos y se queman, siguiendo el proceso tradicional de la fundición a la cera perdida.

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

Los patrones para coronas dentales, restauraciones de tipo inlay, y las estructuras de las prótesis dentales parciales removibles, entre otros, pueden imprimirse a continuación en 3D con un material similar a la cera y fundirse o prensarse mediante el proceso de trabajo tradicional. 

En la odontología, el diseño digital no es una limitación, ya que se trabaja a partir de una impresión de la anatomía del paciente. Las herramientas de software de 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.

Las tecnologías digitales con fundición a la cera perdida combinan lo mejor de los mundos analógico y digital y permiten a los laboratorios dentales producir patrones de gran precisión, con un proceso de trabajo digital consistente y fiable y una maquinaria fácil de usar. 


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En este seminario web, Sam Wainwright, gestor de productos dentales de Formlabs, nos habla de cómo las impresoras 3D y los materiales especializados pueden ayudar a tu laboratorio dental a expandir la producción de restauraciones fijas in situ gracias al software de CAD dental. También nos da consejos prácticos para crear procesos de trabajo de producción digital para fundir y prensar coronas, puentes y prótesis parciales extraíbles.

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Fabricación

En los sectores que necesitan fabricar en serie piezas de metal con una gran precisión dimensional, la fundición sigue siendo un proceso de fabricación rentable y muy eficaz, que produce componentes esenciales para aplicaciones aeroespaciales, automovilísticas o médicas.

Tradicionalmente, los modelos para la fundición directa a la cera perdida se esculpían a mano o a máquina si la pieza es única o se espera que solo se produzca un puñado de unidades. Con la impresión 3D, los ingenieros pueden crear directamente los modelos para conseguir plazos de producción más cortos y una libertad geométrica que supere los límites de fabricabilidad de los procesos de moldeo. 

Piezas de bronce fundidas a partir de patrones impresos en 3D.

Aunque existe la percepción de que las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) sirven principalmente como herramientas para crear piezas de plástico, su alta precisión y su amplia oferta de materiales las hacen adecuadas para procesos de trabajo de fundición que produzcan piezas de metal a bajo coste, con una mayor libertad de diseño y en menos tiempo que con los métodos tradicionales.

La impresión 3D SLA y los procesos de trabajo de fundición del metal también pueden utilizarse para aprovechar la velocidad y la flexibilidad de la impresión 3D sin el coste de impresoras de metal directas. 


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Fabricación de piezas de metal mediante impresión 3D

Obtén guías de diseño para crear patrones impresos en 3D, ve paso a paso por el proceso de fundición directa a la cera perdida y explora las instrucciones de fundición indirecta a la cera perdida y moldeado en arena. 

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Una revolución en la tradición

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

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