LIBRO BLANCO

Introduction to casting with Formlabs resins

La fundición a la cera perdida es una técnica popular de fabricación de moldes que puede utilizarse para fabricar piezas pequeñas y grandes en una gran variedad de metales. Esta técnica con un origen que se remonta a hace más de 5000 años permite a los creadores trabajar con una gran variedad de materiales y es uno de los métodos más sencillos para producir piezas de metal.

En la fundición a la cera perdida, se crea un molde hueco a partir de un modelo o patrón maestro, que puede esculpirse a mano o imprimirse en 3D. El modelo maestro se sumerge en un material refractario (el "revestimiento"), que se seca y se endurece. El modelo impreso en 3D o de cera se quema y deja un molde negativo del diseño. En esta cavidad hueca se vierte metal para crear la pieza final.

Anillos impresos con la Castable Wax Resin (a la izquierda) y la Castable Resin (a la derecha)

Cuando elijas una resina para fundición, ten en cuenta las propiedades de fundición de cada material. Para piezas pequeñas o filigranas de alambre, utiliza la Castable Wax Resin. Para piezas de joyería medianas o pesadas o pequeños componentes de ingeniería, utiliza la True Cast Resin. Para la fundición a la cera perdida de piezas de gran tamaño, utiliza la Clear Resin.

Gama de adecuación de las resinas para fundición de Formlabs

Lava y seca a conciencia las piezas impresas en 3D antes del drenaje y la fundición, y sigue las instrucciones del fabricante del revestimiento durante el proceso de quemado.

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Drenaje de las piezas

Añade una estructura de drenaje a las piezas que estén completamente secas. Añade bebederos de cera y canales a la pieza, como en la fundición a la cera perdida. Si resulta difícil colocar dichos bebederos en una pieza impresa, usa resina epoxi o pegamento instantáneo para fijar la pieza al bebedero de cera.

Unión de los bebederos con las piezas impresas

Adhiere las impresiones ya posacabadas a un árbol de cera principal con cera pegajosa. Derrite la cera para crear puntos de unión lisos entre el patrón impreso y su bebedero alimentador (impreso arriba con la Castable Wax Resin V1).

Usa los bebederos de cera para los bebederos principales y para alimentadores grandes. Diseña e imprime bebederos alimentadores desde el bebedero principal a detalles pequeños que formen parte del modelo.

El posicionamiento ideal de los bebederos varía con la geometría de la pieza. Coloca las partes más gruesas en la base y las más delgadas en la parte superior del árbol.

Separa las piezas impresas en 3D más de lo que se separarían normalmente en un árbol de cera. Más revestimiento en los huecos entre piezas ayuda a resistir la expansión térmica.

Consejos para crear un árbol de fundición

Usa los bebederos de cera para los bebederos principales y para alimentadores grandes. Diseña e imprime bebederos alimentadores desde el bebedero principal a detalles pequeños que formen parte del modelo.
El posicionamiento ideal de los bebederos varía con la geometría de la pieza. Coloca las partes más gruesas en la base y las más delgadas en la parte superior del árbol.
Separa las piezas impresas en 3D más de lo que se separarían normalmente en un árbol de cera. Más revestimiento en los huecos entre piezas ayuda a resistir la expansión térmica.
Si usas bebederos de cera, hazlos lo más gruesos posible y colócalos en la parte más gruesa del modelo, siempre que los bebederos no interfieran con el diseño.
En el caso de bebederos impresos, iguala su diámetro a la sección transversal de la pieza adyacente para que la expansión sea uniforme durante la fundición.
Independientemente de si los bebederos son de cera o se imprimen directamente en la pieza, colócalos de forma que creen el camino de salida más corto para el material. Haz que el flujo de aire dentro de la fundición siga el camino más corto posible. Los árboles pequeños con menos resina se queman más fácilmente.
Formlabs no recomienda recubrir los patrones de Castable Wax 40 Resin con una película de "barrera de fundición". Las películas de barrera de fundición pueden interferir con la capacidad de la resina de perder cera líquida durante el calentamiento.
Si es posible, ahueca las piezas más gruesas. Consulta para ello el libro blanco Impresión 3D de joyería: Parámetros de diseño, soportes y orientación básicos [EN]. Añade orificios de ventilación dentro del diseño para asegurar un flujo de aire suficiente durante el quemado. Cierra dichos orificios con cera antes de añadir bebederos para evitar que el revestimiento penetre dentro del modelo.

Preparación del revestimiento y del molde

Formlabs recomienda el material de revestimiento Certus Prestige Optima tanto para la Castable Wax 40 Resin como la Castable Wax Resin. La Castable Wax 40 Resin te dará mayor libertad en cuanto a materiales de revestimiento. Si vas a realizar la fundición de piezas más gruesas, considera utilizar un revestimiento aglutinado con fosfato más resistente, como Nobilium Microfire. Cuando utilices revestimientos alternativos, sigue las recomendaciones de quemado del fabricante.

Consejo:

Usar un revestimiento más resistente puede ser beneficioso para piezas grandes o gruesas. Al realizar la fundición de piezas más voluminosas, ajusta la proporción de agua en la mezcla del material de revestimiento. Disuelve ácido bórico en el agua del revestimiento (en una proporción 1:100) antes de mezclar para incrementar la resistencia del molde.

El proceso de trabajo para mezclar el revestimiento y preparar el molde varía según el material del revestimiento y el tamaño de la caja de moldeo. Sigue las instrucciones del fabricante del revestimiento y ajusta el programa de quemado según sea necesario.

Advertencia:

Sigue las recomendaciones de seguridad del fabricante del material de revestimiento.

Paso 1: Fija una caja de moldeo

Fija una caja de moldeo a la base de los bebederos. Si la caja tiene agujeros, envuélvela con cinta de embalaje transparente para contener el material de revestimiento.

Fijación de una caja de moldeo a la base de los bebederos

Paso 2: Mezcla el revestimiento

Mezcla el revestimiento según las instrucciones del fabricante. Mézclalo a baja velocidad hasta que el polvo esté completamente húmedo.

Paso 3: Vierte el revestimiento

Vertido del revestimiento por el lado de la caja de moldeo, evitando el árbol del patrón. Realizar el vertido con suavidad reduce la probabilidad de que queden atrapadas burbujas de aire. Usa una cámara de vacío para extraer las burbujas de la caja de moldeo. Permite que el revestimiento se endurezca y se seque.

Paso 4: Realiza la desgasificación

Desgasifica según las instrucciones del fabricante. Mantén el máximo vacío posible para evitar burbujas de aire en la fundición.

Desgasificación según las instrucciones del fabricante

Paso 5: Deja que la caja se asiente durante 2-6 horas

Retira con cuidado la base de goma de los bebederos de la caja de moldeo y deja que la caja se asiente en un entorno libre de vibraciones durante 2-6 horas. Sigue las recomendaciones de seguridad del fabricante del revestimiento para fundición. Formlabs recomienda utilizar una máscara antipolvo o un respirador.

Resumen del proceso de quemado

Ajusta el proceso descrito aquí para desarrollar un programa de quemado que se adapte a tu equipo, configuración y materiales.

Castable Wax Resin: Proceso de quemado para patrones de joyería
Proceso de quemado de la Castable Wax 40 Resin
Las piezas impresas con la True Cast Resin no requieren un programa de quemado especializado. Sigue el proceso recomendado para la fundición general con el material de revestimiento que quieres utilizar. Las piezas impresas se mantienen estables y se pueden fundir con ellas hasta seis meses después de la impresión sin que sufran contracción.

Programa de quemado estándar:

Adecuado para todas las fundiciones
Adecuado para árboles grandes
Ofrece la máxima resistencia posible del revestimiento y un quemado completo de los detalles más finos usando Certus Prestige Optima u otros materiales de revestimiento similares

Programa de quemado corto:*

Adecuado para piezas delgadas o pequeñas con un peso inferior a 1 g por pieza y con una caja de moldeo con un volumen total bajo (de menos de 15 cm de altura aprox.)
Ofrece ciclos más cortos en geometrías más pequeñas y materiales de revestimiento que pueden resistir un calentamiento más rápido

* El programa de quemado corto se ha validado con la Castable Wax Resin y la Castable Wax 40 Resin. Si usas la Castable Resin, utiliza el programa de quemado estándar.

Para que el paso a gas se lleve a cabo totalmente, maximiza el flujo de aire añadiendo una ventilación activa o vaciando los moldes con aire cuando sea posible. Idealmente, la expansión térmica del molde debería adaptarse bien a la expansión térmica de tu material impreso en 3D. Para pasar de una fundición realizada principalmente con cera a una con resina de Formlabs, ajusta el proceso como sea necesario para llevar a cabo la fundición correctamente.

Consejos para perfeccionar el proceso de quemado:

Utiliza el programa de quemado recomendado por Formlabs como punto de partida para tu quemado. Ajusta el programa de quemado según las instrucciones del fabricante del revestimiento.
Ajusta la tasa de rampa y sus tiempos de mantenimiento según la geometría de la pieza, el volumen total y el tamaño de la caja de moldeo. Ajusta la temperatura de mantenimiento final según la temperatura de fundición del metal.
Calibra tu horno con frecuencia para que muestre los tiempos de ciclo y las temperaturas con la mayor precisión posible.
Compara la pieza fundida con un modelo impreso tras la fundición. Si parece que faltan partes de la pieza fundida, es posible que haya quedado ceniza en la cavidad del revestimiento antes de la fundición. En ese caso, revisa y ajusta los pasos de quemado.
Si el horno cuenta con una función de succión, configúrala para que la succión sea la máxima posible, para crear un mayor flujo de aire en el horno.
Si el horno está lleno de cajas de moldeo, el flujo de aire será menos efectivo en cada una. Añade un generador de oxígeno al horno para aumentar el flujo de aire.
Maximiza el flujo de aire y la ventilación durante el quemado. Ajusta el programa de quemado para que se adapte a las fluctuaciones de temperatura por un mayor flujo de aire.

Fundición

Retira el molde del horno y vierte el metal. Los procesos de fundición centrífuga o fundición al vacío pueden ayudar a llenar rápidamente el molde. Las máquinas de fundición centrífuga o al vacío, como la Neutec J2R (EE. UU.) y la serie MC de Indutherm (Europa), son sencillas de utilizar y tienen un buen nivel de control.

Enfría y retira la caja de moldeo. Acto seguido, procesa las piezas fundidas.

Compatibilidad con metales preciosos

Formlabs ha realizado ensayos con fundiciones de oro, plata y bronce a partir de patrones con Castable Wax 40 Resin y Castable Wax Resin. La compatibilidad con los metales depende principalmente del revestimiento. Los diferentes metales requieren varios grados de resistencia a la temperatura por parte del revestimiento.

Las resinas de fundición directa de Formlabs requieren temperaturas de al menos 732 °C para un quemado completo. Pregunta al fabricante si no estás seguro de la compatibilidad de la resina con un revestimiento concreto.

Recursos adicionales

Infórmate sobre la impresión 3D, el diseño de joyas y la fundición con los recursos sobre joyería de Formlabs.

Introducción a la fundición para patrones de joyería impresos en 3D [en] [de] [es] [fr] [it] [ja] [zh]
Impresión 3D de joyería: Parámetros básicos de diseño, soportes y orientación [en] [de] [fr] [it]
Fundición y prensado de piezas dentales a partir de modelos impresos en 3D [en] [de] [es] [fr]
Castable Wax Resin: Proceso de quemado para patrones de joyería [en] [de] [es] [fr] [it]
Castable Resin: Proceso de quemado para patrones de joyería [en] [de] [es] [fr] [it]
Fichas de datos de seguridad (FDS) de las resinas de Formlabs
Fichas técnicas de las resinas de Formlabs

Un agradecimiento especial a Lars Sögard Nielsen y a la Escuela de diseño y tecnología de Copenhague (KEA) por permitir a Formlabs documentar su proceso de fundición.

Agradecimientos

Un agradecimiento especial a Lars Sögard Nielsen y a la Escuela de diseño y tecnología de Copenhague (KEA) por permitir a Formlabs documentar su proceso de fundición.