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Duplicare gli oggetti stampati in 3D: le resine da colata


Dopo aver creato lo stampo in gomma (link all'articolo precedente) vediamo ora come utilizzare le resine da riproduzione per realizzare le copie del nostro oggetto.


Le resine usate per le riproduzioni (dette anche "resine da colata") si dividono principalmente in due famiglie: le resine poliuretaniche e le resine epossidiche.



Resine poliuretaniche opache


Le resine poliuretaniche opache sono prodotti bi-componenti formati da una resina ed un catalizzatore. Sono molto utilizzate per la riproduzione degli oggetti da stampi in gomma perché sono relativamente economiche e semplici da utilizzare. Le resine più comuni, quelle reperibili nei negozi di articoli di belle arti o di modellismo, si presentano come due liquidi (componente A e B) di solito uno di colore bianco e l'altro bruno/trasparente che una volta uniti catalizzano a temperatura ambiente.


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Questo tipo di resine da colata sono prodotti che vanno mixati in rapporto 1:1 in peso o in volume e il fatto di poterli misurare per volume rende molto semplice il processo, in quanto basta prendere due contenitori qualunque (due bicchierini di plastica) e versare la stessa quantità di ogni componente.


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Una volta uniti, i due componenti vanno mescolati accuratamente, per almeno 30 secondi, raschiando più volte i bordi e il fondo del contenitore.


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I componenti vanno mischiati usando un bastoncino o uno stecco piatto, asciutti e puliti, facendo attenzione a non incorporare troppa aria, per evitare che sulla superficie del pezzo replicato compaiano delle bolle.


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Dopo averla miscelata la resina va versata lentamente nello stampo, se serve ruotandolo per far scendere la resina anche nei recessi.


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Volendo si può anche schiacciare o scuotere leggermente lo stampo, sempre per favorire la distribuzione della resina e la fuoriuscita di eventuali bolle d'aria.


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Tutte le operazioni vanno svolte con calma ma senza indugiare, perché queste resine hanno un "pot life", il tempo entro il quale possono essere versate nello stampo, di pochi minuti.


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Il "demold time" invece, ovvero il tempo dopo il quale si può estrarre il pezzo dallo stampo, è di circa 30 minuti.


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Resine poliuretaniche trasparenti


Le resine poliuretaniche esistono anche in versione trasparente. In questo caso ci sono diverse formulazioni, che funzionano al meglio in base al tipo di lavorazione. Ci sono versioni ottimizzate per pezzi con spessori molto sottili e per pezzi con volumi elevati, quindi è importante scegliere il prodotto giusto per la corretta applicazione.


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Anche le resine trasparenti sono formate da due componenti, ma a differenza di quelle opache di solito non si possono mixare in rapporto 1:1, visto che le quantità variano da prodotto a prodotto e di solito è necessario pesare entrambi i componenti con una bilancia di precisione.


Per il resto il procedimento è identico. A differenza di quelle opache, in cui le eventuali bolle d'aria interne rimangono invisibili, in quelle trasparenti tutta l'aria inglobata durante la miscelazione apparirà in trasparenza, quindi a meno di poter utilizzare un sistema di degasaggio sotto vuoto, la copia ottenuta conterrà sempre qualche micro bolla al suo interno.


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Gomme poliuretaniche


Le "gomme" poliuretaniche sono delle resine che una volta catalizzate hanno durezza e consistenza simili a quelle della gomma. Per queste gomme la durezza va da molto dura (tipo un pneumatico o la suola di una scarpa) fino a molto morbide (una gomma da cancellare o più morbide ancora).


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La procedura di preparazione è sempre la stessa e anche in questo caso i due componenti invece di essere mixabili in volume potrebbero dover essere pesati. A differenza delle resine rigide, le gomme hanno di solito pot life e demold time molto più lunghi, che possono arrivare fino a 24h per ottenere un pezzo finito e manipolabile.


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Durezza e tempi di lavorazione dipendono dal prodotto scelto, diventa quindi importante leggere attentamente le istruzioni fornite dal produttore.


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Resine epossidiche


Le resine epossidiche o epoxy sono prodotti generalmente più costosi delle resine poliuretaniche, ma con caratteristiche meccaniche solitamente migliori. Le resine epossidiche sono la base dei manufatti generalmente detti "compositi" come quelli realizzati con fibre di vetro o di carbonio, ma possono essere usate anche come resine da colata negli stampi in silicone.


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Le resine epossidiche sono sempre bicomponenti, formate da due componenti trasparenti e non sono quasi mai miscelabili in rapporto 1:1, ma con rapporti in peso o volume estremamente variabili in base al prodotto scelto.


Le resine epossidiche sono molto sensibili ai parametri di temperatura e potrebbero faticare a catalizzare o non catalizzare affatto con temperature basse, il che ne rende particolarmente problematico l'utilizzo in inverno.


Per quanto riguarda la preparazione, le resine epossidiche sono simili a quelle poliuretaniche, una volta misurate le corrette quantità i due componenti vanno uniti e mescolati accuratamente. In genere i composti epossidici sono meno tolleranti in caso di errori di misura, quindi bisogna mettere la massima attenzione nel calcolo dei quantitativi.


Il pot life e il demold time sono generalmente medio-lunghi, dalle 2 alle 24 ore e possono essere accorciati aumentando la temperatura del composto. In ogni caso è fondamentale leggere accuratamente le istruzioni del produttore che riguardano i rapporti di miscelazione, i tempi di catalisi e le temperature di lavorazione.


Come le resine poliuretaniche anche le epossidiche possono essere colorate o caricate con prodotti che ne modificano le caratteristiche fisiche e meccaniche.


In questo esempio vediamo una provetta realizzata in resina epossidica trasparente, in cui il processo di degasaggio sotto vuoto ha permesso di rimuovere l'aria in eccesso ed evitare la presenza di bolle.


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Gli additivi


Oltre ad essere usate pure, alle resine da colata possono essere aggiunti tutta una serie di prodotti per modificarne le caratteristiche fisiche o estetiche, come pigmenti, polveri metalliche, fibre strutturali, cariche cave, etc.



I pigmenti


I pigmenti sono i prodotti utilizzati per modificare il colore delle resine. Esistono moltissimi prodotti utilizzabili, sia specifici che generici.


Tra i prodotti più utilizzati ci sono i pigmenti liquidi (tipo il SoStrong di Smooth On), molto semplici da utilizzare e le aniline ai grassi. Entrambi i prodotti non sono particolarmente economici, ma in genere ne vengono usate quantità minime.


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In alternativa è possibile utilizzare i classici pigmenti in polvere da colorificio, molto più economici, anche se non essendo pensati per essere solubili nelle resine, l'effetto in genere è meno intenso e si possono presentare punti in cui la colorazione si presenta poco omogenea (potrebbe essere comunque un effetto interessante).


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Le polveri metalliche


Un altro additivo molto  utilizzato, soprattutto con le resine poliuretaniche opache, sono le polveri metalliche, usate per simulare manufatti in metallo. La tecnica, chiamata "cold casting" permette, variando il tipo di polvere, di rappresentare oggetti in rame, alluminio, bronzo, oro e argento.


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Nel caso di polveri di metalli preziosi o comunque particolarmente costosi, in genere si procede con una prima applicazione di resina caricata con la polvere di metallo, facendola scorrere in modo da ricoprire con uno strato sottile l'interno dello stampo. Una volta catalizzato questa sorta di "guscio" si riempie il resto con della resina non caricata. Oltre alle polveri metalliche possono essere usate anche polveri minerali e di marmo, per replicare effetti pietra e marmorizzati.


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Additivi tecnici


Oltre ai pigmenti, che modificano l'aspetto degli oggetti in resina, esistono anche additivi che ne modificano le caratteristiche fisiche e meccaniche.
Tra questi i più diffusi sono le microcariche cave, microscopiche sfere di vetro che aggiunte alla resina diminuiscono il peso dell'oggetto, le fibre di vetro, che aumentano la resistenza degli oggetti diminuendone il peso e gli addensanti, che rendono la resina meno liquida e permettono l'applicazione in stampi aperti o su superfici verticali.


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