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Sabemos todo sobre la fabricación aditiva mediante impresión 3D. Un filamento se funde mediante una extrusora caliente y se deposita en una cama de impresión, y las capas se construyen una por una hasta que se completa el diseño. Es un procedimiento directo de un solo paso que produce rápidamente el modelo en el material deseado.
Sin embargo, también existen otros métodos más indirectos de fabricación aditiva. Uno de estos métodos se llama fundición a la cera perdida, un proceso que utiliza cera para crear moldes, que luego pueden usarse para crear diseños muy detallados a partir de metal fundido. ¿Qué es la fundición a la cera perdida y cómo se utiliza la cera en este método? ¿Cuáles son las ventajas de este método sobre la impresión FDM estándar?
¿Qué es la fundición a la cera perdida?
La fundición a la cera perdida es una técnica muy antigua y se ha utilizado incluso antes de que aparecieran las impresoras 3D. Mediante esta técnica se puede crear un molde a partir de un prototipo que fue elaborado con cera. Para los joyeros tradicionales, la fundición a la cera perdida es un método muy útil para producir un gran volumen de piezas personalizadas. Es especialmente adecuado para replicar diseños muy detallados de forma rápida y precisa.
En la fundición a la cera perdida, se construye un molde sobre un prototipo inicial hecho de cera. Antes de la impresión 3D, los artesanos hacían estos prototipos a mano tallando minuciosamente detalles en un bloque de cera sólido. Luego se construye un molde negativo alrededor de este prototipo utilizando un material más estable al calor.
Luego, el prototipo de cera se puede derretir fácilmente, dejando un molde negativo con una cavidad que imita con precisión el prototipo. Dado que el molde en sí es termoestable, se puede utilizar para crear piezas a partir de materiales más resistentes, como el metal fundido.
En los tiempos modernos, el método de fundición a la cera perdida no es tan diferente. Sin embargo, la tecnología de impresión 3D ha hecho que sea más fácil y rápido crear un prototipo de cera. En la actualidad, existen varios filamentos similares a la cera que se pueden usar con impresoras FDM y se pueden pulir antes de usarlos para crear moldes negativos.
¿Cuál es el procedimiento para la fundición a la cera perdida?
La fundición a la cera perdida es una técnica interesante, aunque difícil, que puede ayudarte a crear varias copias de un solo diseño rápidamente. Hacer el molde puede requerir mucho trabajo al principio, pero es fácil una vez que tienes el molde en la mano.
1. Elige un diseño
Como ocurre con cualquier proyecto de impresión 3D estándar, la creación de un prototipo de cera comienza con un diseño 3D. Puedes hacer tu propio diseño o simplemente descargar un modelo gratuito de Thingiverse o MyMiniFactory. La fundición a la cera perdida se utiliza mejor para diseños y joyas complejos, pero usted es libre de elegir cualquier diseño que desee recrear con metal.
2. Imprime el diseño usando filamento de cera.
Con el diseño 3D a mano, puedes proceder a imprimirlo usando tu impresora FDM. La selección de filamentos de cera para impresión 3D es bastante limitada, pero los disponibles en el mercado son de bastante buena calidad. Solo tenga en cuenta que imprimir con un filamento similar a la cera, como con cualquier otro material flexible, puede resultar bastante complicado. Hay un par de reglas a seguir al imprimir con filamento flexible, como usar un extrusor directo y configurar la velocidad de impresión a muy baja.
Si no está seguro del tamaño o ajuste del diseño que está imprimiendo, se recomienda realizar una impresión de muestra con configuraciones de calidad más bajas. Una vez que esté satisfecho con el tamaño de su impresión de prueba, continúe e imprímala con la resolución más alta posible. Recuerda: sólo estás haciendo un prototipo, así que haz que luzca lo mejor que puedas.
3. Crea un molde negativo
Una vez que hayas creado un molde con el que estés satisfecho, puedes proceder a crear el molde negativo. Un molde negativo utiliza silicona o poliuretano, materiales que se pueden fundir a altas temperaturas pero que son termoestables una vez endurecidos. La fundición de silicona se ha utilizado durante décadas en ingeniería y efectos especiales, por lo que no debería resultar difícil buscar el material adecuado. También puedes usar un epoxi de dos componentes que solo se endurece una vez que se juntan los componentes.
Antes de poder crear el molde negativo, debes tener una caja sellada para verter el material de moldeo. En el campo de la fundición, esto se denomina “bebedero”. En este caso no tiene por qué ser nada sofisticado. Una simple caja de madera con bordes sellados servirá.
Deje que el molde negativo se enfríe y solidifique por completo, lo que puede tardar 24 horas o más, según el material que elija. Luego puede calentar el prototipo de cera y dejar que se derrita y se derrame del molde negativo.
4. Usa el molde para crear productos metálicos.
Con su molde negativo listo, es hora de crear su producto de metal terminado. Asegúrate de precalentar el molde para que no sufra un choque térmico cuando entre en contacto con el metal fundido.
Se pueden utilizar varios metales diferentes para la fundición a la cera perdida, siendo los más comunes el latón y la plata. Incluso puedes crear piezas de gran valor utilizando oro de 14 o 18 quilates. La fundición a la cera perdida permite recrear diseños en metal que no se pueden reproducir mediante métodos más tradicionales. Sin embargo, los productos metálicos fabricados con fundición a la cera perdida suelen tener un acabado rugoso, por lo que es necesario realizar mucho posprocesamiento.
La dificultad del paso de posprocesamiento dependerá de qué tan duro o blando sea el metal que utilizó. En cualquier caso, es una buena idea tener a mano herramientas para pulir y lijar cuando realices fundición a la cera perdida.
Los mejores filamentos de cera para fundición a la cera perdida
No existen muchos filamentos de cera en el mercado que sean apropiados para la impresión de moldes para fundición a la cera perdida. En comparación con otros filamentos, los filamentos de cera son muy especializados y podemos imaginar que no mucha gente los compra. También son bastante caros en comparación con los materiales de filamento comunes como ABS o PLA. Para ayudarle a elegir los mejores filamentos para su proyecto de fundición a la cera perdida, aquí están nuestras tres mejores opciones:
1. Filamento de cera Print2Cast
Print2Cast es un filamento de cera simple que promete un desgaste limpio, lo que da como resultado un molde negativo extremadamente limpio. Se puede utilizar con cualquier impresora 3D que pueda manejar filamentos flexibles, como el TPU. Print2Cast es el producto de una empresa llamada Machinable Wax que se especializa en diferentes formulaciones de cera para diversas aplicaciones industriales.
La página del fabricante tiene un par de consejos sobre cómo utilizar mejor su filamento de cera para la impresión 3D. Se recomienda una cama de vidrio calentada y tratada con una capa de laca para el cabello para la adhesión de la cama, y se recomienda encarecidamente una velocidad de enfriamiento muy lenta y controlada. Sin duda, imprimir con el filamento Print2Cast sigue siendo complicado, pero Machinable Wax ha proporcionado todas las configuraciones que necesita para garantizar el éxito.
Lo mejor de las impresiones realizadas con Print2Cast es que se pueden pulir, tallar y mecanizar, lo que permite mejorar la calidad del molde negativo resultante. Si hay ligeras imperfecciones causadas por el proceso de impresión 3D, es bueno saber que aún puedes intervenir para corregir estos errores.
Machinable Wax sugiere que se «queme» completamente el modelo de cera en el molde negativo en lugar de simplemente «fundirlo». Un quemado garantiza que no queden residuos en el molde negativo, pero lleva mucho tiempo terminar ya que necesita un aumento lento de calor.
2. Filamento PolyMaker PolyCast
El filamento PolyCast de PolyMaker es otro filamento especial que se fabricó especialmente para la fundición a la cera perdida. El filamento se quema limpiamente y no deja residuos en el molde negativo, siempre y cuando realices el proceso de quemado correctamente.
Al igual que con otros filamentos flexibles, conseguir la configuración adecuada para imprimir con el filamento PolyCast sin problemas puede requerir un poco de prueba y error. Es necesaria una cama calentada de vidrio, aunque los comentarios de los clientes afirman que el filamento se adhiere bastante bien a la cama sin necesidad de ayudas para la adhesión. Las impresiones 3D terminadas se pueden lijar y pulir para obtener un acabado suave, a menos que pueda conformarse con las líneas de las capas de una impresión sin procesar.
La página del producto no proporciona convenientemente la configuración de impresora recomendada para el filamento PolyCast. Recomendamos ponerse en contacto directamente con el fabricante para este asunto.
3. Filamento de impresión 3D PORO-Lay Mold-Lay
Por último, tenemos el filamento Mold-Lay, que es una opción bastante popular en el campo de la fundición a la cera perdida. El fabricante recomienda utilizar hormigón para crear un molde negativo con este filamento y colocarlo en un horno para quemar la cera. Si queda algún residuo en el molde negativo, se puede eliminar fácilmente con un poco de ácido cítrico.
A diferencia de los demás filamentos de esta lista, el filamento Mold-Lay imprime a temperaturas bastante bajas, entre 170 y 180 °C. Esto significa que no será necesaria una cama de impresión calentada. Sin embargo, algunos clientes han informado que se deforman al imprimir con este filamento, por lo que aún se recomienda calentar un poco la cama.
La complejidad de imprimir con el filamento Mold-Lay se ve agravada por el hecho de que el paquete de 0,55 libras no viene con carrete. Como puedes imaginar, mantener la tensión en un filamento desenrollado es bastante difícil, pero esto es aún más complicado, considerando la naturaleza flexible de este filamento. Este problema de alimentación es particularmente frustrante porque podría haberse evitado fácilmente con un simple carrete.
Ventajas de la fundición a la cera perdida
1. No requiere mucha habilidad
Si su objetivo es hacer un objeto de metal con un diseño complejo, es mucho más fácil realizar la fundición a la cera perdida que recurrir a formas más tradicionales de trabajar con metal. Esto es particularmente cierto si no tienes experiencia o habilidad en la elaboración de joyas. Dado que podríamos estar hablando de metales preciosos como el oro y la plata, este puede ser un proceso de aprendizaje muy costoso para usted.
2. Barato
Por supuesto, no todo tiene que hacerse a la antigua usanza. Se puede recurrir a la tecnología, como la sinterización láser de metales, para producir objetos metálicos muy complejos. La desventaja es que este tipo de equipos son muy caros. Si ya tiene una impresora 3D a mano, ¿por qué no aprovechar sus capacidades para abaratar sus modelos de metal?
Limitaciones de la fundición a la cera perdida
1. Difícil de aprender
Esto puede parecer la antítesis de lo que mencionamos anteriormente, pero aún así se necesita una cantidad considerable de habilidad para realizar con éxito la fundición a la cera perdida. Hay muchas cosas que podrían salir mal en la fundición a la cera perdida: su molde negativo podría terminar con burbujas debido al vertido inadecuado de silicona en el bebedero, es posible que el metal fundido no llene todos los espacios vacíos dentro del molde, o usted puede terminar dañando su producto de metal mientras lo retira del molde. Probablemente necesitarás aprender de varios errores antes de lograr que el proceso sea perfecto.
2. Más lento
La fundición a la cera perdida es un proceso de varios pasos que no es adecuado para trabajos de gran volumen y poca rotación. Incluso el uso de una impresora FDM puede ralentizar significativamente el proceso. Existen alternativas mucho más rápidas, como Binder Jetting y Direct Metal Laser Sintering, pero también son mucho más caras.
Para ir finalizando
La fundición a la cera perdida es una técnica muy antigua y su combinación con la tecnología de impresión 3D actual realmente ha abierto muchas posibilidades. Es un proceso lento y tedioso, pero te hará trabajar con las manos. Para algunas personas, esta puede ser una experiencia muy satisfactoria, especialmente cuando están completamente satisfechos con el resultado final de sus productos.
La impresión 3D con filamentos de cera es complicada, pero tan desafiante como imprimir con cualquier filamento flexible, como el TPU. Sólo tenga cuidado con el filamento que se deforma dentro del conjunto del extrusor. El filamento flexible también tarda mucho en solidificarse, por lo que es mejor mantener la configuración de velocidad de impresión muy baja.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.