Stampi in gomma siliconica: come duplicare gli oggetti

    stampo in gomma stampa 3D

    Introduzione

    Nella mia esperienza personale e nel mio lavoro, l’oggetto stampato in 3D non è mai il prodotto finito, ma solo una delle fasi che il progetto attraversa, dal disegno iniziale, fino al pezzo completo.

    Una delle operazioni che svolgo più spesso è la replica di un oggetto stampato in 3D, utilizzando uno stampo realizzato in gomma siliconica. Questo tipo di stampi si può realizzare in maniera semplice anche in casa e non richiede attrezzature particolari. Con qualche accortezza e con un paio di trucchi il risultato sarà perfetto.

    Perchè fare la replica di un oggetto?

    Prima di tutto quali sono i motivi che possono spingere a replicare un oggetto stampato in 3D, quando potrei semplicemente stamparne un altro?

    • Tempo: replicare un oggetto in resina richiede solitamente meno tempo rispetto ad una stampa 3D. Le resine utilizzate richiedono 20/30 minuti per essere pronte da estrarre dallo stampo.
    • Qualità: in genere un oggetto uscito dal processo di stampa 3D presenta alcuni difetti che vanno rimossi, oppure va trattato per ottenere una superficie migliore (link all’articolo sulla rifinitura). Questo lavoro andrebbe rifatto su ogni pezzo, mentre facendo lo stampo di un oggetto rifinito, le copie avranno tutte la stessa qualità.
    • Scelta dei materiali: indipendentemente dal materiale usato per la stampa 3D, le repliche verranno poi realizzate usando resine da colata. Di queste resine ne esistono di moltissimi tipi, con caratteristiche del tutto diverse (opache, trasparenti, colorabili, dure, morbide, elastiche, ignifughe, etc…).

    Quindi, essere in grado di replicare l’oggetto mi permette di sfruttare le potenzialità della stampa 3D per ottenere un pezzo da usare come “master” da replicare con costi e tempi minori o qualità dei materiali migliore.

    I prodotti per realizzare gli stampi

    Per realizzare questo tipo di stampi vengono utilizzati dei prodotti chiamati Gomme Siliconiche RTV (room temperature vulcanization), cioè che catalizzano a temperatura ambiente. Queste gomme esistono in diverse gradazioni di durezza e di resistenza alla rottura, in base al tipo di stampo che si dovrà andare a realizzare e con costi variabili (dai 10€ al kg in su). Per stampi piccoli in genere si usano gomme più morbide, mentre per stampi di dimensioni maggiori gomme via via più dure. In ogni caso, le gomme si dividono principalmente in due famiglie: gomme per policondensazione e gomme per poliaddizione.

    Le gomme per policondensazione si presentano sotto forma di un componente liquido della consistenza di un frullato (la gomma) e di un catalizzatore (un liquido). Il catalizzatore va aggiunto in percentuale di circa il 5% rispetto al peso della gomma (la percentuale esatta dipende dal prodotto). Queste gomme sono in genere più economiche, hanno caratteristiche di durata medie, tempi di catalisi che vanno dai 60 minuti alle 24 ore. Hanno il vantaggio di poter essere utilizzate con svariati materiali, avendo meno problemi di catalisi, quindi sono quelle ideali per i primi esperimenti. Per contro il fatto di dover usare un catalizzatore da misurare in peso richiede di doversi attrezzare con una bilancia digitale.

    Le gomme per poliaddizione (o gomme al platino) sono invece un prodotto più pregiato, possono essere usate anche per stampi che vanno a contatto con prodotti alimentari, hanno caratteristiche di resistenza e durata generalmente migliori e catalizzano in tempi che vanno dalle 2 alle 6 ore. Si presentano sotto forma di due componenti entrambi con la consistenza di un frullato e i due componenti vanno mischiati in rapporto di volume uno a uno, quindi in pratica, basta mischiare la stessa quantità di entrambi i componenti. Sono un prodotto dalle prestazioni migliori, che garantisce una durata maggiore e relativamente più semplici da dosare di quelle per policondensazione. Per contro sono più costose e possono presentare problemi di catalisi (quindi non indurirsi) se durante il processo vengono a contatto con alcuni materiali (pvc, lattice, plastilina con zolfo, etc).

    Realizzare uno stampo

    Per il nostro esempio utilizzerò una gomma siliconica al platino (poliaddizione) di durezza media.

    Per prima cosa bisogna preparare il pezzo. In questo caso sto usando un pezzo stampato e non rifinito, quindi la cosa principale da verificare è che non ci siano fori o fessure, dove la gomma si infilerebbe, impedendo poi di estrarre il pezzo dallo stampo. Per chiudere i fori ho usato della plastilina, facendo attenzione ad utilizzarne una compatibile con le gomme per stampi (quando la comprate c’è scritto e comunque dev’essere plastilina senza zolfo).

    stampo in gomma stampa 3D

    Per stampare questo pezzo farò il più semplice degli stampi in gomma, quello a pozzo aperto, in pratica il pezzo verrà fissato per la base e ricoperto di gomma. Come base sto usando del polistirolo espanso e per fissare il pezzo uso del nastro biadesivo.

    stampo in gomma stampa 3D

    Una volta fissato il pezzo bisogna costruire un recinto attorno, che funga da contenitore per la gomma. Anche per questo ho usato del polistirolo, ma si può usare in alternativa del cartone, della plastica o in maniera più creativa altre cose, come mattoncini lego, contenitori a cui viene rimosso il fondo, etc. L’importante è che quando si usa un materiale nuovo si faccia una verifica di compatibilità con la gomma (la gomma deve catalizzare a contatto di quel materiale)

    stampo in gomma stampa 3D

    Le gomme per stampi, per loro natura, sono in grado di inserirsi e scorrere anche nelle fessure più microscopiche. Questa caratteristica è quella che permette di ottenere stampi estremamente fedeli, ma per contro richiede che il recinto che la conterrà sia a tenuta stagna. Per garantire maggiore sicurezza in genere sigillo i bordi con del biadesivo e poi ripasso con un cordone di colla a caldo.

    stampo in gomma stampa 3D

    Come dicevamo prima la gomma per poliaddizione si presenta come due componenti della stessa densità. Misurare la quantità necessaria è semplice, basta riempire due contenitori allo stesso livello.

    stampo in gomma stampa 3D

    Una volta misurati i due componenti vanno uniti e mescolati per garantire una buona riuscita degli stampi in gomma. La diversa colorazione dei due componenti aiuta a capire quando sono ben mescolati. Per mescolarli consiglio di usare un bastoncino e di raschiare bene e a lungo bordi e fondo del contenitore.

    stampo in gomma stampa 3D stampo in gomma stampa 3D

    Per essere sicuri che i componenti siano ben mescolati si possono travasare alcune volte da uno dei contenitori all’altro.

    stampo in gomma stampa 3D

    Quando il composto avrà un colore omogeneo e non ci saranno striature la gomma è pronta. Noterete che si formeranno parecchie bolle d’aria che salgono in superficie. Queste bolle dipendono dall’aria che viene naturalmente inglobata in fase di mescolatura. Lasciate riposare un po’ il composto, per fare in modo che le bolle più grosse escano. Un composto con troppe bolle potrebbe portare ad uno stampo di scarsa qualità e che si rompe facilmente.

    pro tip: in genere, in ambito professionale, prima di essere usata la gomma viene “degassata” ovvero inserita in una macchina che produce il vuoto e rimuove l’aria in eccesso. Benchè questo procedimento aumenti di molto la qualità degli stampi, richiede macchinari specifici e per stampi semplici può essere evitato con alcuni accorgimenti.

    stampo in gomma stampa 3D

    Una volta che il composto ha degassato un po’ è pronto per essere versato. Per garantire il miglior risultato e la minore quantità di aria inglobata possibile conviene versare il contenuto molto lentamente e lasciandolo cadere sotto forma di un filo sottile. Non versate la gomma sull’oggetto ma scegliete un angolo libero della scatola e fatela scendere li. Abbiate pazienza e lasciate cadere lentamente la gomma, fino a quando l’oggetto sarà completamente ricoperto.

    pro tip: siccome durante tutto il processo l’aria intrappolata continua a salire verso la superficie del contenitore, la gomma sul fondo è quella meglio degassata. Per poterla utilizzare il trucco è di forare il fondo del bicchiere e lasciare che cada da li. In questo modo la gomma con più aria arriverà alla fine e si depositerà nella parte alta dello stampo, dove sarà più facile che venga eliminata.

    stampo in gomma stampa 3D

    A questo punto basta aspettare il tempo indicato di catalisi (per questa gomma 8 ore) e poi si può procedere all’apertura del contenitore. Se vi è avanzata un po’ di gomma nel bicchiere durante il processo potete testare su quella lo stato di catalisi.

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    Una volta aperto il contenitore si può procedere all’estrazione del pezzo master. Nel caso l’estrazione fosse molto difficoltosa o impossibile potete incidere i bordi dello stampo usando un bisturi o una lama molto affilata.

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    Nel prossimo articolo vedremo come usare questi stampi in gomma per replicare gli oggetti.