Introduzione
Nella costruzione di modelli può capitare la necessità di
dover produrre tutta una serie di pezzi uguali tra loro.
Questa eventualità capita frequentemente, per esempio, allorquando
si affronta un soggetto navale, tipicamente un vascello armato, dove i
cannoni sono sempre imbarcati in quantità … industriali.
Prenderemo spunto da questa esigenza per descrivere
il metodo della riproduzione ripetuta di particolari, più o meno
complicati, mediante l’uso della gomma siliconica e della resina
epossidica.
Un modellista domestico, che si accinge ad una fase in cui deve produrre
numerosi pezzi uguali, tende necessariamente a ridurre lo sforzo e la
noia con il semplificare (dove può o crede di potere) i dettagli
e massimizzare il metodo di costruzione suddividendo il lavoro in fasi
simili, ripetendole ogni volta per il numero di pezzi necessari.
Va da se che considerato il metodo di lavoro caratterizzato da una significativa
componente manuale del modellista medio, bisogna tenere conto di una
certa percentuale di scarti e pertanto i pezzi lavorati saranno certamente
di più di quelli richiesti dal modello.
La prospettiva di dover trascorrere ore se non giorni a ripetere sempre
le stesse cose non alletta nessuno, e una strategia per risolvere il
problema consiste nell’abbassare il grado di tolleranza sui pezzi
finiti per poterne accettare un numero maggiore tra quelli che, ad un
controllo più rigoroso, andrebbero scartati.
In altre parole, accettare anche pezzi non proprio ben riusciti.
Una considerazione aggiuntiva è che, per quanto ben fatti, pezzi
costruiti uno ad uno non risulteranno mai perfettamente identici uno
all'altro: ci saranno certamente delle, sia pur piccole, differenze.
Purtoppo questo modo di agire va a scapito della qualità complessiva
del modello.
Vale la pena ricordare che il giudizio generale di un modello è
fortemente influenzato dal grado di precisione del “particolare
più scadente”.
Se, viceversa, è possibile “clonare” un unico pezzo
originale ripetendolo tal quale numerose volte con uno sforzo che è
solo una frazione del metodo precedente, la predisposizione d’animo
è diametralmente opposta: il pezzo da produrre in originale è
uno solo e da quello ne saranno ottenuti tanti quanti necessari e tutti
uguali, quindi si sente prepotente la necessità di profondere
sull’unico pezzo originale (che oltre a tutto potrà anche
essere conservato per usi futuri) il massimo sforzo per realizzarlo
al meglio possibile.
Non dimentichiamo che un eventuale errore od imperfezione sarà
inesorabilmente copiato e ripetuto!
Un sistema alla portata di tutti per riprodurre i pezzi è quello
di usare stampi in silicone morbido nei quali successivamente colare
della resina epossidica a freddo, oppure mediante colata di lega metallica
speciale che fonde a bassa temperatura.
Questo sistema richiede pochissima attrezzatura e, una volta padroni
della tecnica, permette di ottenere risultati molto soddisfacenti.
Per prima cosa sarà bene ripassare qualche aspetto generale di
“fonderia”, visto che, in ultima analisi, di fusione si
sta parlando, solo che è a freddo anzichè a caldo.
Per preparare uno stampo, bisogna contemporaneamente tenere presenti
tre aspetti importanti:
· Evitare i “sottosquadri”.
· Evitare le sacche d’aria (aria intrappolata = soffiature).
· Predisporre la “materozza”.
Si definisce “sottosquadro” una parte dello stampo tale per cui, una volta colato il pezzo, nel tentativo di estrarlo dalla forma di colata, ne viene impedito lo “sguscio” perché si forma uno scalino negativo (sporgenza interna).
Nel caso dei classici stampi in terra, per i quali ogni volta lo stampo viene distrutto, tali sottosquadri non costituiscono un grave problema, se non per l’eventuale aria intrappolata (vedi più avanti), ma nel caso degli stampi moderni, in acciaio, il problema è insolubile: se uno stampo ha un sottosquadro, il pezzo colato semplicemente non esce dal suo stampo.
Stiamo parlando dello stampo “classico” in due metà.
Ecco pertanto che pezzi complessi, che presentano sottosquadri, debbono necessariamente essere scomposti in parti minori pensati in modo tale da far scomparire il famigerato sottosquadro.
Un esempio classico sono le stampate dei modellini in plastica; osservandoli con la dovuta attenzione si nota come essi siano rigorosamente privi di sottosquadri.
Un sistema (decisamente complicato e costoso) per risolvere i sottosquadri è quello di realizzare stampi composti da più di due parti, magari con inserti mobili: è la soluzione adottata, per esempio, dai fabbricanti di elettrodomestici che hanno l’inderogabile necessità di avere pezzi il più possibile monoblocco.
Appare alquanto evidente che tale soluzione è alla portata di realizzazioni industriali e non è proponibile a livello amatoriale.
Nel caso della resina siliconica, però, sfruttando la notevole elasticità del materiale, è possibile lasciare qualche sottosquadro e riuscire comunque ad estrarre il pezzo colato.
Nei disegni seguenti vediamo: il disegno tecnico di una bombarda inglese del 1700, il pezzo "master" realizzato in 3 parti, rispettivamente in ottone + ferro (i manici, neri), legno + plastica (rossa) e sola plastica (bianca), la rappresentazione del pezzo “master” (della sola canna) inserito nel contenitore predisposto per la colata del silicone e completo di materozza, ed infine il risultato ottenuto (3 pezzi in resina ricomposti).
Quando si procede ad una colata (un liquido destinato a solidificarsi) esiste sempre il pericolo che una parte di aria, presente nello stampo vuoto, non riesca a fuoruscire rimanendo intrappolata all’interno dello stampo stesso.
L’effetto è quello detto della “soffiatura”: le bolle d’aria rimaste formano, sul pezzo colato, delle cavità normalmente sferiche che rovinano l’aspetto del pezzo finale.
Il fenomeno è dovuto al fatto che, mentre il liquido di colata, per effetto della gravità tende a cadere in basso, al contrario l’aria si muove solo verso l’alto e non è in grado di procedere in senso orizzontale, né tantomeno di muoversi verso il basso.
Nel caso in cui si formino delle “sacche”, l'aria resta al suo posto e inevitabilmente avremo le soffiature.
Nel progettare uno stampo, pertanto, bisogna tenere presente il problema e far si che le famigerate bolle d’aria non si formino facendo in modo che essa trovi comunque il modo di uscire.
La soluzione risiede nel posizionare il pezzo “master”, nella fase di realizzazione dello stampo, in modo da minimizzare i punti difficili e, come soluzione estrema, predisporre dei minuscoli canaletti che permettono all’aria di uscire (sfoghi d’aria).
Anche il buon posizionamento della materozza (vedi dopo) contribuisce all’agevole uscita dell’aria.
Il disegno seguente rappresenta lo stesso pezzo già raffigurato prima, posizionato come deve esserlo per ricevere la colata di resina. In tale esempio una possibile sacca d'aria potrebbe formarsi nella parte alta della bocca da fuoco (vedere più avanti per i metodi di eliminazione dell'aria residua). Il fatto che il pezzo sia posizionato con una forte inclinazione è proprio per cercare di ridurre al minimo il volume di aria intrappolata e contemporaneamente ridurre al minimo i sottosquadri.
Come si può osservare, il disegno risulta capovolto rispetto al precedente.
Ed è all’interno della cavità che verrà colata la resina bicomponente per formare la copia (o le copie) che desideriamo.
Per “materozza” si intende un volume aggiuntivo di materiale di colata di rispettabile dimensione che funge da “serbatoio di materiale” e che supplisce ad un fenomeno chiamato “ritiro”.
la foto rappresenta il carrello dell'affusto del cannone francese completo di materozza (la parte bianca in basso).
La materozza è in basso, cosi come viene posizionata all'interno dello stampo per prendere l'impronta di gomma siliconica.
Una volta ottenuta l'impronta, il master viene tolto ed al suo posto rimane l'impronta (il negativo del pezzo raffigurato),
per ottenere il pezzo in resina lo stampo viene capovolto così che il volume corrispondente alla materozza rimane in alto.
Generalmente un materiale liquefatto occupa un volume più
grande dello stesso peso di materiale solidificato.
In altre parole, la densità di un liquido è mormalmente
maggiore della densità dello stesso materiale solidificato.
Questa regola vale per tutti le sostanze che possono esistere sia
in forma liquida, sia in forma solida, ad eccezione dell'acqua: infatti
un dato peso di ghiaccio occupa un volume maggiore della stessa quantità
di acqua (pesata) allo stato liquido, ne è dimostrazione il
fatto che il ghiaccio galleggia sull’acqua, e la porzione di
ghiaccio che emerge corrisponde esattamente alla quota di maggior
volume, a parità di peso.
In fonderia tale differenza di densità (pertanto di volume)
provoca l'indesiderato fenomeno detto di “ritiro”.
Tale differenza in volume è caratteristica per ogni materiale
e varia da un materiale all’altro.
Nel caso della plastica, per esempio, questa differenza molto forte
e il ritiro crea problemi agli stampatori.
Non vedrete mai pezzi stampati in plastica a forte spessore per il
semplice motivo che non sono stampabili: il fortissimo ritiro provocherebbe
cavità indesiderate tali da rendere il pezzo inutilizzabile.
Il “ritiro” provoca, sul pezzo solidificato, delle rientranze
per cui le superfici non appaiono regolari come vorremmo: infatti
il materiale tende a solidificare prima in periferia e poi al centro
per il semplice motivo che si raffredda prima nelle zone esterne (e
più rapidamente nelle zone sottili) rispetto alle zone interne
(circondate come sono da materiale ancora caldo), ma se il materiale
(solido) ha un volume minore, la parte interna, che rimane liquida
più a lungo, quando solidifica “risucchia” il materiale
esterno (già solido, ma ancora plastico) e si formano delle
cavità ben visibili.
Nel caso delle resine epossidiche il fenomeno del ritiro è
molto meno vistoso, esse infatti sono caratterizzate da un ritiro
ridottissimo, ma pur sempre apprezzabile: ecco quindi la necessità
di predisporre una materozza che, se ben dimensionata e posizionata,
fornisce il materiale mancante alla parte in solidificazione.
In più, dato che la solidificazione non avviene per raffreddamento,
ma per catalizzazione, essa si sviluppa nello stesso modo ed allo
stesso tempo in tutto il materiale a prescindere dal fatto che sia
in periferia piuttosto che al centro dello stampo.
Rimane il fatto che le zone sottili tendono ad avere un tempo di catalisi
più breve di quelle spesse.
La materozza è sempre in alto (quando lo stampo è pronto
alla colata) e di dimensioni tali da garantire che essa solidificherà
dopo il pezzo da colare; in questo modo sarà il pezzo “vero”
a risucchiare materiale dalla materozza e non ci saranno ritiri sul
pezzo.
Il Master
Si dice “master” (in italiano: “matrice" o "modello”)
il pezzo originale del quale verranno realizzate copie tramite il procedimento
di impronta e colata.
Più il master è ben fatto, migliori saranno i suoi “cloni”.
Come realizzare il "Master" è un altro argomento e qui
si rimanda alle capacità del singolo modellista, anche se niente
impedisce di clonare pezzi esistenti già pronti, ma insufficienti
come numero a coprire quelli che ci servono.
master di canna di cannone navale francese del 1600 - realizzato in ferro
Per prendere l’impronta del master
si usa una gomma siliconica la quale ha la caratteristica di essere noiosamente
appiccicosa quando non è catalizzata, ma di non incollarsi e a
niente (tranne che a se stessa), una volta catalizzata.
Alcuni tipi di silicone grezzo si presentano viscosi, appena meno densi
delle pasta dentrifricia, alla quale in qualche modo assomigliano a cui
va aggiunta una data percentuale di catalizzatore, altri sono sotto forma
di due liquidi densi da mischiare insieme in proporzioni definite.
Esistono gomme da stampo adatte per la resina a freddo ed altre più
adatte al metallo basso-fondente (il cosiddetto metallo bianco), grosso
modo con le stesse caratteristiche.
La catalizzazione avviene con l’aggiunta di un apposito agente chimico
nel giusto dosaggio all’atto della colata.
Le dosi sono sempre indicate sulla confezione.
A dispetto dell’aspetto vischioso prima della catalizzazione, il
materiale da stampo è molto preciso e prende l’impronta di
qualsiasi minuto dettaglio (o difetto!) del “master”.
Generalmente il master rimane conservato per eventuali usi futuri, anche
perchè da un singolo stampo si possono ricavare un numero finito
di pezzi (da 10 a 30 a seconda della forma del pezzo e del tipo di materiale
usato), pertanto se i pezzi desiderati sono di più, sarà
necessario procedere a produrre un nuovo stampo.
Inoltre, lo stampo usato, ma ancora buono, si conserva per un certo tempo
(meglio se al buio e isolato dall’aria), ma poi comincia a perdere
la sua elasticità, si infragilisce e, passato un certo tempo, non
è più utilizzabile.
La consapevolezza dei limiti di utilizzo del silicone fa si che si possano
adottare strategie opportune nel caso in cui, per esempio, i pezzi da
riprodurre siano particolarmente numerosi.
Per un vascello da 100 cannoni bisogna prepararsi a colare almeno 130
pezzi (nel caso della resina bisogna preventivare scarti di lavorazione
per circa il 30%).
Se lo stampo resiste per 20 pezzi, ci sono due vie da scegliere:
la prima consiste nel prepararsi a eseguire almeno 7 stampi in silicone
(130 : 20 = 6,5)
la seconda consiste nell’ottenere i primi 6 pezzi (validi) e poi,
usando questi ultimi come un nuovo master, creare uno stampo più
grande che permette la colata di 7 pezzi contemporaneamente. In questo
modo il secondo stampo produrrà 6 x 20 = 120 pezzi, più
i 6 pezzi precedenti = 126, molto vicino ai 130 stimati, il tutto con
soli 2 stampi di silicone.
N.B.: i mancanti pezzi, ammesso che servano, si possono ricavare dal singolo
stampo iniziale che è valido ancora per 14 pezzi.
La maggior parte delle gomme da impronta richiede un tempo di catalizzazione
piuttosto lungo (da 8 fino a 24 ore) ed un “pot-life” (il
tempo in cui tale materiale è lavorabile) variabile tra 15 e 30
minuti. Trascorso tale tempo è necessario lasciar riposare lo stampo
senza muoverlo.
Una volta correttamente catalizzato il silicone, si potrà procedere
alla estrazione del Master per passare alla fase di colatura della resina
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.le immagini rappresentano in successione:
1) il Master già visto in precedenza, adesso completo di materozza
(parte bianca in basso)
2) lo stesso pezzo posizionato nel contenitore per lo stampo (un lato
è stato omesso per chiarezza)
3) lo stampo pieno di silicone, dopo la colata
Lo stampo ed il materiale finale
Nel modellismo si usano stampi in silicone elastico nel quale vengono
colate resine epossidiche a freddo oppure lega di metallo bianco basso-fondente.
Lo stampo altro non è che un contenitore di fortuna generalmente
a forma di parallelepipedo, aperto nella parte alta, nel quale è
posto il “master” e che, una volta catalizzato il silicone,
verrà disfatto; il più delle volte distrutto.
Nel predisporre lo stampo è preferibile che lo stesso presenti
le facce leggermente inclinate verso l’esterno (a tazza), perché
tale forma favorisce lo “sformo”, cioè l’estrazione
del silicone catalizzato dalla forma.
Una strategia consiste nel predisporre un piano di plastica (che si recupera)
e le pareti formate da semplice cartoncino attaccato con nastro adesivo
al fondo. Il cartoncino, alla fine andrà distrutto, ma la cosa
è compensata dalla facilità e rapidità di realizzazione
del contenitore.
Importante: il silicone ha un forte peso specifico, il che significa che,
per il principio di Archimende, facilmente il nostro “master”,
specie se realizzato in materiali leggeri, tenderà a galleggiare
in esso, con risultati disastrosi.
E’ bene perciò provvedere ad attaccare in modo provvisorio
il master al fondo dello stampo con un tratto di nastro doppio-adesivo:
non dimentichiamo che, dopo, bisogna estrarre silicone e master insieme
dallo stampo., pertanto non è possibile fissare il master in modo
permanente sul fondo dello stampo.
Si possono anche usare contenitori già pronti di dimensioni opportune,
meglio se sacrificabili, che in tutti i casi devono garantire l’estrazione
del blocco di silicone catalizzato, (con ancora il master al suo interno),
senza eccessivo sforzo.
Il materiale più adatto per costruire lo stampo è la plastica
(fogli) incollata con il suo collante specifico, ma è possibile
utilizzare anche cartoncino tenuto insieme con nastro adesivo; sconsigliato
il legno che tende a “legare” per via della superficie rugosa.
Qualsiasi materiale si usi, l’importante è che le varie giunzioni
siano perfette: il silicone, nonostante il suo aspetto vischioso, passa
attraverso fori anche microscopici ed è pertanto possibile che
sfugga dallo stampo se questo non è perfettamente sigillato.
Se si evidenzia una fuga, la si può tamponare con l’aggiunta
di nastro adesivo; la fuga cessa quando il silicone inizia a catalizzare
ed a solidificarsi.
Il silicone, estremamente elastico, ammette dei leggeri sottosquadri e
permette di ottenere pezzi anche di forma complessa, sfruttando la sua
elasticità per estrarre il soggetto colato e solidificato.
Le resine epossidiche sono costituite da due componenti (base e catalizzatore)
che una volta mescolate danno origine ad un composto che quando solidificato
presenta caratteristiche di buona lavorabilità.
Le leghe di metallo basso-fondente sono quelle usate per produrre, per
esempio, i figurini militari e tutta una serie di accessori disponibili
anche per il campo navale.
Nel caso del metallo le temperature in gioco si aggirano intorno ai 100
– 120°C e pertanto, ancorchè considerate “fredde”,
richiedono delle precauzioni nel maneggiarle per evitare fastidiose scottature.
Le considerazioni precedenti e seguenti, mirate in particolar modo all’uso
delle resine epossidiche per colata a freddo, valgono tal quali per le
leghe metalliche basso-fondenti.
Come abbiamo già visto, quando ci si prepara ad ottenere delle repliche in resina, in pratica si fanno due colate, la prima con il silicone per “prendere l’impronta” e le successive mediante la resina, usando l’impronta in silicone, per ottenere i pezzi finali.
E qui nascono le prime difficoltà: infatti le due colate hanno modalità differenti e richiedono l’abitudine a ragionare con orientamenti spaziali opposti.
Quando si cola il silicone lo si fa collocando il “master”, completo di materozza, in posizione rovesciata: quella che sarà, successivamente, la faccia superiore dello stampo (per intenderci la bocca nella quale si verserà la resina), nella prima fase è al contrario, messa capovolta, in basso.
In altre parole, la faccia alta del silicone appena colato altro non è che la base di appoggio dello stampo di silicone quando si procederà alla colata della resina.
Va da sé che le regole dei sottosquadri e dell’aria intrappolata devono essere tenute presenti per tutte e due le situazioni.
Quando si prepara il silicone, si deve aggiungere una piccola proporzione di catalizzatore (sempre indicata dal fornitore sulla confezione) con l’ausilio di una siringa graduta e poi mescoliamo vigorosamente, ci troviamo di fronte a questa situazione: un liquido piuttosto vischioso che ha un “pot life” (tempo di lavorabilità) abbastanza lungo – circa 30 minuti.
Per la miscelazione del silicone l’occorrente è:
· un paio di guanti di gomma: il silicone non catalizzato è vischioso ed appiccicoso
· una siringa da iniezione graduata.
· un barattolo (meglio se graduato, anche in modo artigianale) dove poter unire i due componenti e mescolarli tra loro
· una robusta asta per procedere alla mescolazione
· un contenitore provvisorio di volume sufficiente a contenere il master
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Il barattolo della foto di destra è un contenitore di recupero (per es. un barattolo di yogurt) al quale è stata aggiunta a mano una scala graduata in cc.
Va da se che è necessario conoscere con una discreta precisione la quantità di silicone prelevato dal barattolo per poi dosare per bene la quantità di catalizzatore necessario.
Un recipiente graduato è consigliato, tanto più che una volta catalizzato, il silicone non appiccica affatto ed i residui si tolgono facilmente, restituendo il recipiente “quasi nuovo”, pronto per un nuovo impiego.
La mescolatura va fatta energicamente cercando di non lasciare “zone morte”, poiché il silicone è molto vischiso, essa va effettuata con un robusto bastoncino.
Anche il bastone, una volta catalizzato il silicone, potrà essere pulito per bene.
Dopo la miscelazione è bene lasciar riposare il composto per una decina di minuti, per permettere alla maggior parte dell’aria inglobata durante il mescolamento di risalire alla superficie.
Un trucco per evitare le bolle d’aria nello stampo è quello di colare, molto lentamente, il silicone non sul pezzo, bensì su un lato, possibilmente libero, della scatola che fa da contenitore dello stampo. In questo modo facciamo sì che il silicone si spanda orizzontalmente e, grosso modo, abbia un movimento “a salire di livello” quando arriva intorno al master.
Durante la colata del silicone ci si può tranquillamente interrompere e forzare, per esempio con un bastoncino, il silicone ad insinuarsi nei punti del master che riteniamo difficili (il silicone ancora non catalizzato è appiccicoso) e poi si riprende a colare fintantochè tutto il master non è completamente ricoperto dal silicone.
Osserveremo la risalita di bolle d’aria effetto di:
1. aria intrappolata durante la miscelazione silicone-catalizzatore
2. aria intarppolata durante la colata
Il fenomeno delle bolle è da ritenersi normale se le bolle cessano di emergere nel giro di un quarto d’ora, se viceversa continuano, facilmente avremo uno stampo con soffiature perché quando il silicone inizia a catalizzare le bolle non riescono più a salire e restano definitivamente intrappolate nello stampo.
Nel caso in cui il silicone, per un errore di sottostima, non sia sufficiente a coprire il master, niente paura: poiché il silicone, che non si incolla a niente, aderisce viceversa molto bene a sé stesso, è possibile riprendere in un secondo tempo la colata semplicemente versando il nuovo silicone sul vecchio, anche già catalizzato.
La caratteristica dell'adesione del silicone con se stesso, suggerirebbe di adoperare stampi a pezzo unico essendo di impedimento per operare con stampi in due o più parti.
Nel caso in cui sia indispensabile avere uno stampo scomposto in due (o più) parti, per permettere la separazione tra la prima colata di silicone e la successiva è necessario:
1. Lasciare catalizzare perfettamente la prima colata (24 ore)
2. Spalmare a pennello della vasellina in pasta (uno strato sottilissimo, quasi impercettibile) su tutta la superficie della prima colata - La vasellina agisce quale fattore distaccante.
3. Procedere con la seconda colata di silicone, analogamente a quanto fatto per la prima.
4.Una volta catalizzata anche la seconda colata, con estrema cautela procedere a separare le due parti: provando con cautela in più punti, fintantochè non si trova un punto debole, una volta “innescata” la separazione, le parti si staccheranno con relativa facilità.
Un metodo empirico per sapere quando la catalisi è avvenuta, è quello di “saggiare” il residuo di silicone che, inevitabilmente, resta nel contenitore: quando il prodotto sarà elastico e non più appiccicoso, vorrà dire che la catalisi è avvenuta correttamente.
Infatti la catalizzazione è un fenomeno chimico ed è indifferente dalla quantità di materiale: se è ben catalizzato il residuo esterno, altrettanto lo sarà il nostro stampo.
Allora potremo:
1. togliere lo stampo dal contenitore provvisorio
2. estrarre il master dallo stampo.
3. osservare la cavità lasciata dal master per cercare di capire, fin dove possibile, se la forma cava ottenuta presenta delle superfici regolari. Eventuali bavette, silicone che è penetrato in sottili fessure del master, si tolgono con forbicine o lamette molto affilate. Viceversa nel caso in cui riscontrassimo dei difetti "a cavità", saremmo costretti a rifare tutto, perché:
1) non c’è modo di intervenire sul silicone catalizzato
2) una volta estratto il master, non è possibile reintrodurlo esattamente com’era la prima volta. Un tentativo del genere normalmente porta ad avere uno stampo "scampanato" con l'effetto che la copia risulta diversa dall'originale.
Lo stampo, pronto per ricevere la resina, dovrà pertanto essere capovolto, rispetto alla posizione che aveva nel ricevere il silicone, e messo nella sua posizione corretta, con la bocca della materozza in alto.
Un’ultima operazione preparatoria (facoltatica) consiste nello spalmare una strato quasi impercettibile di vasellina sulle facce interne dello stampo per preservarlo il più a lungo possibile.
Infatti, ad ogni colata, la resina tende ad aderire allo stampo in modo leggero, ma alla lunga sensibile.
Colata dopo colata, la superficie dello stampo si deteriora; con il trucco della vasellina si rallenta il processo di invecchiamento dello stampo.
La resina epossidica da colata di solito si presenta con due flaconi di liquidi distinti (la resina vera e propria ed il catalizzatore) che debbono essere intimamente miscelati tra loro solo al momento dell’utilizzo, rispettando scrupolosamente le proporzioni indicate sulla confezione.
Per valutare correttamente quanta resina è necessaria per ogni colata ed evitare sprechi, è sufficiente simulare la colata stessa con acqua, usando una siringa graduata: una volta riempito lo stampo sapremo il volume totale di miscela necessario.
Bisogna avere la precauzione di essere leggermente abbondanti in quanto la resina pronta alla colata è appiccicosa ed una certa parte resta inesorabilmente nel contenitore dove è stata preparata; non dimentichiamo, infine, il fenomeno del ritiro.
L’acqua non disturba minimamante lo stampo, prima di procedere alla colata con la resina esso deve essere perfettamente asciutto.
Il “pot life” (tempo di lavorazione) della resina miscelata è di pochi minuti.
In questi pochi minuti (da 3 a 5) dobbiamo:
1. Miscelare tra loro ben bene i due componenti
2. Lasciare che l’aria intrappolata durante il rimescolamento fuoriesca
3. Colare la miscela nello stampo
4. Curare lo stampo per agevolare l’uscita dell’aria dallo stampo stesso
Sono parecchie attività che debbono essere eseguite con rapidità e precisione: per ottimizzarle è necessario predisporre tutto l’occorrente a portata di mano e preparare poca resina alla volta.
Nel caso in cui la quantità di resina preparata non sia sufficiente, non c’è problema: la resina, che aderisce a tutto (tranne che al silicone), può essere aggiunta alla resina precedentemente colata.
Le istruzioni sulla confezione indicano sempre chiaramente le rispettive proporzioni.
A volte tali proporzioni sono date in volume, nel quale caso è facile calcolare quanta parte dell’uno o dell’altro componente prelevare mediante una siringa graduata.
Se per esempio il rapporto in volume tra “A” e “B” è di 0,9:1 significa che per ogni cm cubo del prodotto “B” dovremo prelevare 0,9 cm cubi del prodotto “A”.
Nel caso in cui lo stampo richieda un un volume totale di 5 cm cubi dovremo operare in questo modo:
chiamiamo “A” il volume unitario del primo componente (es. resina)
chiamiamo “B” il volume unitario del secondo componente (es. catalizzatore)
chiamiamo “V” il volume totale necessario (volume dello stampo)
V : (A+B) x A = A’ volume necessario per il primo prodotto
V : (A+B) x B = B’ volume necessario del secondo prodotto
Applicando le formule all’esempio precedente dove A+B=1,9, abbiamo:
· Volume del primo prodotto A’: 5 : 1,9 x 0,9 = 2,37
· Volume del secondo prodotto B’: 5 : 1,9 x 1,0 = 2,63
· La somma dei due volumi (A’+B’) dà 5,00 cm cubi
Altri produttori danno le proporzioni in peso: in questo caso, dato che risulta difficile pesare piccole quantità, è necessario trovare nella scheda tecnica le caratteristiche fisiche dei componenti, tra le quali il “peso specifico” e procedere, con quello, al calcolo del volume corrispondente.
Generalmente il peso specifico è dato in kg. per decimetro cubo (litro). L'acqua ha peso specifico = 1,0 (1 litro = 1 Kg)
Per valori superiori a 1, abbiamo che 1 kg di prodotto occupa un volume inferiore al litro, al contrario, per valori inferiori a 1 il volume occupato sarà maggiore di 1 litro.
Se, per esempio:
· se il peso specifico di “A” è 1,22, il volume occupato da un Kg. sarà 1: 1,22 = 0,82 litri
· se il peso specifico di “B” è di 0,83, il volume occupato da un Kg. sarà 1: 0,83 = 1,2 litri.
Se, per esempio, il rapporto in peso è (A:B) 0,9:1 avremo:
· 0,9 x 0,82 = 0,738 volume unitario del componente “A”
· 1,0 x 1,2 = 1,2 volume unitario del componente “B”
una volta ottenuti i rispettivi volumi unitari, si ritorna al caso precedente e si applica la stessa formula, dove (A + B) = 1,938
· Volume del primo prodotto A’: 5 : 1,938 x 0,738 = 1,90
· Volume del secondo prodotto B’: 5 : 1,938 x 1,200 = 3,10
· La somma dei due volumi (A’+B’) dà 5,00 cm cubi
Per la miscelazione della resina l’attrezzatura occorrente è:
- un paio di guanti di gomma (meglio vestirsi male: la resina che cade sui vestiti non viene più via e l’indumento macchiato è praticamente da buttare)
- due siringhe da iniezione senza ago per prelevare separatamente i due componenti; le siringhe vanno marcate per evitare lo scambio accidentale in caso di prelievi successivi.
(Se malauguratamente si scambiassero le siringhe potrebbe innescarsi un lento, ma inarrestabile fenomeno di catalizzazione del materiale ancora nel barattolo, la stessa precauzione deve essere adottata per i tappi dei barattoli, e saremmo costretti a buttare via tutto).
- un barattolino a perdere dove poter unire i due componenti e mescolarli tra loro (per piccole quantità ideali i barattoli dei rullini fotografici)
- una astina a perdere per procedere alla mescolazione
- un rotolo di carta da cucina
Dopo aver mescolato vigorosamente i due componenti, è necessario lasciare il miscuglio a riposare per venti – trenta secondi: la maggior parte dell’aria intrappolata durante la miscelazione verrà a galla.
La resina appena mescolata ha grosso modo la stessa fluidità dell’acqua, l’aria esce con relativa facilità.
Una volta smaltita l’aria, si versa rapidamente la miscela nello stampo.
Se abbiamo fatto i conti giusti la quantità preparata sarà sufficiente a riempire lo stampo stesso.
La miscela ancora non catalizzata è leggermente colorata, ma trasparente. Al trasorrere dei minuti essa diventa opaca (i colori possono variare da produttore a produttore) e si indurisce lentamente.
Trascorso il tempo stabilito (di solito circa 1 ora) il pezzo deve essere estratto dallo stampo (in gergo: "sformare"). La resina è sufficientemente rigida per supportatre lo sforzo di sformatura, ma abbastanza elastica per cedere nei punti difficili. Se si dovesse deformare, niente paura, essa ritorna lentamente alla forma originale. Il ritorno alla forma originale non avviene se lasciamo troppo tempo il pezzo nello stampo: la catalisi continua, la resina si irrigidisce ulteriormente con il rischio di rompersi nello sforzo di estrazione.
L’aria presente nello stampo esce da sola e naturalmente all’ingresso della resina per il semplice motivo che un liquido sposta sempre un gas.
Putroppo l’aria si sposta solo verso l’alto: pertanto non è detto che tutta l’aria contenuta nello stampo trovi la via per uscire, quella che resta intrappolata forma le soffiature: difetti sotto forma di indesiderate bolle sferiche.
Nei punti difficili, nelle cavità sottili, dove ci sono sottosquadri, di solito resta al suo posto.
Per sapere dove sono i punti difficili il sistema più crudo ed empirico è quello di fare una prima colata (a “sacrificio”) ed attendere il risultato: il primo pezzo finito, con tutti i difetti, vi dirà quali sono i punti in cui l’aria rimane dentro.
Conosciuto il male è possibile porvi rimedio.
Per agevolare la fuoriuscita dell’aria ci sono vari sistemi.
Il più semplice è quello di munirvi di una astina di metallo rigido (di almeno 3mm di diametro) con la punta ben arrotondata in modo da non fare danni, con la quale andare a scovare l’aria nei punti difficili e, sfruttando la flessibilità dello stampo, far sì che questa risalga alla superficie.
Altri sistemi richiedono l'impiego di attrezzature non alla portata di tutti.
Il primo consiste nel porre il recipiente con la resina appena miscelata sotto una campana a vuoto per far sì che l’aria intrappolata durante il rimescolamento fuoriesca con maggiore velocità; successivamente porre sotto la medesima campana lo stampo nel quale è stata appena versata la resina per agevolare la fuoriuscita dell’aria dello stampo.
Questo sistema aiuta soprattutto l’eliminazione delle microbolle, ma non serve in caso di sottosquadri dello stampo e non aiuta nel caso di parti molto sottili, dove l’aria comunque non riesce ad uscire per via dell’attrito tra le pareti molto ravvicinate e dello “scontro” con la resina sovrastante che non riesce a scendere.
Un secondo sistema consiste nel porre lo stampo in una centrifuga. L’aumento di peso della resina dovuto all’effetto della rotazione della macchina “schiaccia” la resina all’interno dello stampo. Va appena ricordato che l'aria non subisce fenomeni legati alla forza centrifuga.
Questo sistema aiuta ad espellere l’aria dallo stampo ed a far sì che la resina vada anche nelle parti fini. Di nuovo non si riesce ad espellere l’aria nei sottosquadri “forti”.
Avere a disposizione macchine per il vuoto o centrifighe non è facile per via del loro costo e dell'ingombro, molto più semplice l’astina (che comunque serve nel caso dei sottosquadri “forti”), una buona dose di pazienza e manualità fa il resto.
RISULTATI
Una volta assimilati i metodi ed i trucchi, saremo in grado di replicare tutti i pezzi che vorremo nelle quantità necessarie (e perché no, anche qualcuno in più di scorta, non si sa mai), il tutto salvando il “master” originale, che sicuramente ci servirà per futuri modelli.
La resina prende l’impronta, anche il più minuto particolare, dell’originale.
Una volta catalizzata è lavorabile con i normali attrezzi da legno e ferro, si può incollare con colle cianoacriliche e prende molto bene i colori, sia sintetici, sia acrilici.
La clonazione, nel modellismo, è una comoda realtà facilmente realizzabile con un po’ di pratica.
Nell’immagine seguente sono rappresentati: (da sinistra a destra)
1) lo stampo in silicone ancora con una colata (solidificata) di resina all’interno.
2) Il pezzo estratto così come esce dallo stampo, compresa la materozza
3) Il pezzo “pulito” e pronto per le eventuali lavorazioni future
4) Il “master” originale
Scomponendo il particolare di partenza in sotto-componenti stampabili permette la realizzazione anche di minimi dettagli con notevolissimo risparmio di tempo, senza nessuna perdita di precisione.
La figure successive mostrano il cannone francese degli esempi precedenti scomposto nelle sue parti-base che, nell'ordine sono:
i due fianchi dell'affusto (già montati con la meterozza)
la struttura del carrello (che comprende anche gli assali per le ruote)
il cuneo per l'alzo della canna (con la materozza)
un assieme di tutti i compomenti del cannone e dell'affusto
le foto della seconda riga mostrano gli stessi elementi della prima inseriti nello forma dello stampo, prima di ricevere la gomma siliconica (una parete è omessa per chiarezza)
Il processo richiede di realizzare il corrispondente numero di masters (uno per ogni sotto-componemte) e successivi stampi, ed una volta ultimate le colate dei pezzi nel numero di copie previste, ricomponendo il tutto si ottengono tanti "cloni" del pezzo riginale, tutti incredibilmente uguali e con poco sforzo.
La foto successiva dimostra il grado di fedeltà ottenuto clonando il cannone di prima in un certo numero di copie.
