Microfusión a partir de piezas impresas en 3D con resinas calcinables

La microfusión o fundición a la cera perdida es uno de los métodos de fabricación más empleados en el sector de la joyería, siendo el proceso de fundición más antiguo del que se tiene conocimiento.

La microfusión permite obtener réplicas de metal por medio de un molde que se elabora a partir de un prototipo tradicionalmente modelado en cera. En este caso, se emplean piezas impresas en 3D con resinas calcinables para suplir a los modelos de cera.

A través del proceso de microfusión se pueden fabricar joyas de diversos metales, entre los que destacan el oro, el platino, la plata o el latón. A continuación se puede ver el proceso de microfusión para joyería a partir de piezas impresas en 3D con resinas calcinables:

1- Impresión 3D de la pieza

Partiendo de diseños llevados a cabo utilizando un Software CAD, se deben imprimir en 3D los modelos deseados. Actualmente existe una gran cantidad de resinas calcinables de distintos fabricantes. El uso de un material u otro dependerá de la impresora 3D empleada y de las características requeridas para las piezas.

Imagen 1: Anillo impreso en 3D con resina calcinable FormLabs. Fuente: FormLabs.

Una de las impresoras 3D más conocidas para la impresión 3D en el sector joyero es la Form3+ del reconocido fabricante FormLabs. Esta impresora 3D no requiere conocimientos técnicos avanzados, por lo que se puede utilizar sin dificultad. La impresora 3D Form3 limita su uso siendo únicamente compatible con los materiales desarrollados por el fabricante. Esto puede ser una ventaja, puesto que no se requiere una puesta a punto y los parámetros de configuración y valores modificables se reducen al mínimo, siendo necesario únicamente seleccionar el tipo de material y unos pocos parámetros básicos. Así, el margen de error disminuye hasta casi desaparecer.

En la siguiente tabla se pueden ver algunas de las resinas calcinables más conocidas y su compatibilidad con impresoras 3D:

Tabla 1: Resinas calcinables y compatibilidad. Fuente: Filament2print.

Cada material tiene unas propiedades y requiere unos parámetros diferentes. Sin embargo, todos ellos tienen una característica común: Han sido desarrollados para sustituir a las piezas de cera en el proceso de microfusión, contando con una composición que consigue fundiciones libres de residuos que puedan afectar al resultado final de las piezas.

Una vez impresas las piezas, se deben curar si el material lo requiere. Esto depende de la composición de la resina y se deben seguir siempre los consejos del fabricante para lograr un resultado óptimo.

2- Árbol de cera

Una vez las piezas estén curadas (en los casos en los que se requiera este paso) se puede proceder a la retirada de soportes, siempre con mucho cuidado. Para conseguir la eliminación total del soporte y un acabado perfecto se puede utilizar papel de lija (grano 400 o superior) o incluso una herramienta rotativa con un accesorio de pulido.

Para crear el árbol de cera, se toma una base de cera que se une a una tapa de goma del bebedero. A la base de cera se le sueldan pequeñas barras cilíndricas de cera empleando una herramienta de calor. Al otro extremo de las barras se deben soldar las piezas impresas en 3D.

Imagen 2: Árbol de cera para colada. Fuente: FormLabs.

Este proceso es similar al llevado a cabo en microfusión cuando se funden piezas de cera talladas de forma tradicional.

3- Preparación del molde

El árbol de cera con las piezas impresas en 3D en resina calcinable se debe colocar en el interior de un cilindro de acero refractario, que se debe encajar en la tapa de goma para cilindro. En caso de que el cilindro de acero refractario tenga orificios, estos se deben tapar envolviendo el cilindro en cinta adhesiva.

Imagen 3: Envoltura de cilindro de acero refractario. Fuente: Formlabs.

A continuación, se debe verter lentamente la colada, siempre por un lateral del cilindro para evitar dañar el árbol con las piezas impresas en 3D con resina calcinable.

Imagen 4: Vertido de colada en cilindro de acero refractario. Fuente: Formlabs.

Al verter la colada, es posible que queden pequeñas bolsas de aire que pueden afectar a la calidad de las piezas finales. Por este motivo, es muy importante realizar el proceso de desgasificación en una cámara de vacío.

4- Burnout

El cilindro se introduce en el horno siguiendo siempre las instrucciones de tiempo y temperatura recomendados por el fabricante. En este tiempo, la cera se calcinará sin dejar residuos, dejando el molde preparado.

Imagen 5: Proceso de Burnout. Fuente: Formlabs.

A continuación se debe verter el metal deseado en el molde para producir las piezas finales.

5- Lavado y pulido

Después de la fundición, se retira cuidadosamente el molde del horno y se sumerge en agua con ayuda de unas pinzas. En este proceso, la colada se irá deshaciendo, dejando visibles las piezas metálicas.

Imagen 6: Proceso de lavado. Fuente: Formlabs.

Una vez lavadas, se separan las piezas metálicas del árbol, se pulen y se repasan hasta conseguir el acabado deseado.

Imagen 7: Anillo impreso en 3D con resina calcinable y anillo en plata tras el proceso de microfusión. Fuente: Formlabs.

El uso de las resinas calcinables en el sector joyero ofrece numerosas ventajas. Entre otras, permite imprimir en 3D tantos modelos como se desee de forma rápida y con una precisión extraordinaria. Esto repercute en una reducción importante de costes de fabricación y plazos de producción.