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Stampa metallo in 3D – Come simularla al meglio

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Da tempo mi è venuta l’idea di sperimentare con la stampa metallo in 3D. Non avendo un budget degno di nota purtroppo posso scordarmi una stampante in grado di stampare metallo. Non volendo arrendermi però, e visto che tutto sommato mi interessa l’effetto visivo più che le proprietà meccaniche mi sono convinto a creare un miscuglio tra metallo e resina. Questo prodotto dovrebbe avere le caratteristiche della resina e l’aspetto del metallo.

Stampa metallo in 3D: L’idea di fondo

Lo scopo di questo metodo è quello di creare oggetti all’apparenza metallici, composti da limatura di ferro, che conferisce l’aspetto metallico, e resina usata come legante. Il vantaggio principale di questo metodo è che per la colata non servono i 700/1500 gradi normalmente necessari per fondere il metallo ma è fattibile a temperatura ambiente. Sono cosciente che l’oggetto realizzato non sarà un oggetto di metallo ma di resina. Ma infondo l’occhio potrebbe essere ingannato, e questo è quello che fondamentalmente mi interessa.
Per mettere in atto questo progetto vorrei utilizzare il metodo della cera persa. Questo metodo originariamente (stiamo parlando dell’età del bronzo) consisteva nella creazione di una figura in cera. Questa era poi utilizzata per ricavarne uno stampo in argilla, a cui venivano aggiunti 2 canali, di accesso e uscita materiale. Durante la cottura dell’argilla la cera si scioglieva e colava via, lasciando lo spazio per l’inserimento del bronzo. Il bronzo quindi veniva fuso, inserito nello stampo e lasciato raffreddare. Rotto lo stampo compariva l’oggetto in bronzo.
Ultimamente sono spuntati alcuni video su youtube che illustrano questo metodo, soprattutto per la creazione di coltelli.
Un dato di fatto è che non siamo più all’età del bronzo, per cui possiamo simulare questa tecnica con l’aiuto di tutta la tecnologia di cui possiamo disporre. A partire dalla creazione dello stampo.

Stampa metallo in 3D: Creazione dello stampo

Per creare lo stampo ovviamente non abbiamo bisogno di tutti i passaggi del metodo antico. Tramite la stampante 3D possiamo costruirci uno stampo ricco di dettagli senza alcuna fatica.
Per la realizzazione del modello dello stampo possiamo procedere in più modi, dati per lo più dalla complessità della figura che ci accingiamo a realizzare e dal materiale impiegabile:

MODO 1

1° Fase: Scelta del modello
2° Fase: Sottrazione
3° Fase: Divisione

1° Fase: Scelta del modello

Purtroppo non è possibile scegliere qualsiasi modello, dovremo evitare i modelli con parti sporgenti su più di un asse. Quindi sostanzialmente modelli a simmetria doppia. Così come non è possibile scegliere modelli con parti vuote rientranti. Per questa prova ho voluto scegliere Alcune figure elementari, per non iniziare complicandomi la vita.

2° Fase: Sottrazione

Per la seconda fase di creazione dello stampo ci trasferiamo all’interno del programma di modellazione. Qui dovremo importare il modello, ed inserirlo all’interno di una figura solida. Potrebbe essere ad esempio un cubo o un rettangolo. Per facilitare la prossima fase dovremmo cercare di centrare il modello all’interno del solido, e con una sottrazione boleana togliere il modello dal solido, così da avere un “negativo”. In questa fase dovremmo anche aggiungere, se il modello è totalmente affogato nello stampo 2 cilindri, da sottrarre al negativo. Questi 2 cilindri rappresentano l’ingresso del materiale e la rispettiva uscita dell’aria. Possono anche essere paralleli e vicini.

3° Fase: Divisione

Se il modello è stato piazzato al centro nel passaggio precedente la fase di divisione sarà facile. Quindi basterà individuare il centro dello stampo e troncarlo in 2. potrebbe essere una buona cosa creare alcuni cilindri in uscita da un lato dello stampo e il negativo sull’altro. Questo per permettere di unire le 2 parti con una precisione millimetrica. Ricordatevi, se farete questo passo di ricordarvi delle tolleranze, e quindi creare il buco circa 0,3 mm più grande dell’incastro.

La stampa dello stampo

Con questo gioco di parole involontario si conclude la prima parte del progetto. La stampa 3D non dovrebbe avere particolari difficoltà. Cercate, al momento della creazione di tenere le 2 metà della matrice in 2 files distinti, così una volta nello slicer potrete spostarli in modo indipendente. Come al solito l’obiettivo è posizionarli in modo da dover adoperare meno supporti possibile. Essendo una colata a freddo non è importante il materiale utilizzato e la sua resistenza al calore. Io ho utilizzato del filamento flessibile TPU – Lo si può acquistare qui, perchè l’elasticità garantisce una più agevole rimozione del modello. Certamente è possibile anche utilizzare il PLA, anche se probabilemnte lo stampo verrà distrutto nella rimozione della resina indurita.

MODO 2

Se volete provare con figure più complesse, magari con alcuni sottosquadro, o diverse parti sporgenti potreste  riuscire a farlo, ma dovrete cambiare materiale. Ed utilizzare materiale a perdere, esattamente come era per l’argilla nel metodo originale. In questo caso il PVA può venirci in soccorso. Il PVA è un particolare materiale che si dissolve in acqua. Quindi non servirà nemmeno dividere lo stampo! Basterà creare l’incavo, i 2 canali di ingresso materiale e uscita aria e una volta che siete sicuri che la resina è completamente asciutta buttare tutto in acqua e dopo qualche ora trovarvi col prodotto finito. Per creare questo genere di stampo è sufficiente utilizzare la modalità “Stampo” di Cura dalla versione 3.0 in poi.

Un buon PVA economico:

Stampa metallo in 3D: Creazione del metallo liquido

E’ ora di creare del metallo liquido, da poter colare nello stampo. Per la creazione di questo componente mi sono procurato della limatura di metallo (lo scarto delle lavorazioni di una ditta di carpenteria) e della resina bicomponente.

Come resina ho optato per la resina epossidica bicomponente ResinPro , visto che ho già avuto modo di provarla e ne sono rimasto pienamente soddisfatto.

Per la creazione del metallo liquido basta mettere in un coppino la quantità di limatura di metallo che pensiamo sia necessaria a riempire lo stampo e aggiungere a poco a poco la resina bicomponente già miscelata. Miscelare con un asta fino a raggiungere una buona fluidità.

Se non sapete dove reperire la limatura di metallo o non siete sicuri sulla consistenza che il metallo liquido dovrebbe avere potete acquistare direttamente il prodotto finito. Anche in questo caso composto da 2 componenti da miscelare con dosi ben definite e descritte in etichetta. In questo caso è possibile anche scegliere il tipo di metallo da simulare, ci sono diverse opzioni: Acciaio, Ottone, Rame e Bronzo.

Iniziamo con l’esperimento della stampa metallo in 3D

Ora che abbiamo entrambe le cose necessarie possiamo iniziare la creazione. Basterà colare il metallo liquido nello stampo ed aspettare che asciughi per il tempo necessario (almeno 24h). Allo scadere del tempo basterà dividere lo stampo nelle sue 2 metà e vedere cosa è stato prodotto. Sicuramente nel momento della colata il metallo potrebbe depositarsi e lasciare della resina pura in superficie. Se notate questo fenomeno rimuovete un po’ di resina e integrate con altro miscuglio. Dovreste trovarvi con un oggetto formato al 80% da metallo e un 20% di legante resina.
Ecco cosa ho prodotto:
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L’oggetto può poi essere rifinito con carta vetrata per l’eliminazione di eventuali difetti e per andare ad eliminare la patina di resina e scoprire in pieno la brillantezza del metallo. Se il metallo utilizzato non è un metallo nobile, quindi puù subire ossidazione sarà possibile anche esporlo a trattamenti specifici di invecchiamento. Questo renderà la vostra illusione ancora più cedibile. Se volete proseguire verso questa via vi consiglio la nostra guida specifica all’applicazione degli agenti ossidanti.

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