MXPA99003806A - Metodo para utilizar material termicamente reversible para formar moldes ceramicos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para formar un molde cerámico que comprende los pasos de:a) colocar un modelo que tiene superficies críticas del modelo en una caja que tiene un extremo abierto, las superficies críticas del modelo están orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto;b) cubrir las superficies críticas del modelo con una solución concentrada de gel reversible por calor añadida a la caja;c) enfriar la solución de gel para formar un molde de gel sólido elástico, dicho molde de gel tiene superficies críticas del modelo de gel transferidas de las superficies críticas del modelo que están invertidas respecto a las superficies críticas del modelo;d) retirar la caja y el modelo del molde de gel elástico;y e) colar un molde cerámico alrededor del molde de gel sólido, el molde cerámico tiene las superficies críticas cerámicas transferidas de las superficies críticas del molde de gel que están invertidas respecto a las superficies críticas del molde de gel, las superficies críticas cerámicas replican exactamente las superficies críticas del modelo;y f) licuar el molde de gel para retirar el molde cerámico.

Description

MÉTODO PARA- UTILIZAR MATERIAL TÉRMICAMENTE REVERSIBLE PARA FORMAR MOLDES CERÁMICOS CAMBO DE IiA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un método para preparar un molde cerámico preciso utilizando un material térmico reversible para fabricar un molde intermedio de un patrón y utilizar entonces el molde intermedio para colar el molde cerámico. El molde cerámico puede utilizarse entonces para crear un molde metálico más duradero para colar múltiples partes o piezas plásticas similares al patrón o modelo original .

---------T-EC-ED-BETTES DE IA INVENCIÓN -- El lanzamiento de nuevos productos al mercado en forma más rápida que nuestros competidores es reconocido como un elemento clave para lograr una mayor participación en el mercado. Un área de desarrollo de producto que tiene un impacto significativo sobre los tiempos globales para llegar al mercado es el área de producción del producto y los prototipos de empaque para la prueba en el mercado. Esta prueba normalmente requiere de múltiples prototipos dirigidos a la apariencia, percepción y función, para que los consumidores los examinen o utilicen. Los componentes del -empaque generalmente incluyen piezas plásticas fabricadas en muy costosos moldes de acero de múltiples cavidades. Por ejemplo, la mayoría de las botellas se moldean por soplo y la mayoría de los cierres o tapas para botella se moldean por inyección. Normalmente se requiere producir grandes cantidades para justificar el costo de un molde de producción con muchas cavidades. Para mercados más pequeños o para fabricar solamente unas cuantas centenas de las partes de prueba, se crearon moldes de una sola cavidad o moldes de prototipo. Los moldes de prototipo proporcionan un importante aprendizaje acerca de si la parte puede fabricarse en f-orma consistente, así como para proporcionar una herramienta que pueda ser utilizada para fabricar partes de prueba. Un método para elaborar rápidamente prototipos de envases o partes es la colada de investimento utilizando modelos generados por sistemas rápidos de elaboración de prototipos en vez de los tradicionales modelos de cera moldeados por inyección. Un ejemplo de un modelo de este tipo es el modelo QUICKCAST®, una marca comercial de 3D Systems Inc. de Valencia, CA. Un modelo plástico hueco se recubre con una delgada cascara o coraza cerámica normalmente mediante un proceso de inmersión. El plástico se elimina de la cascara cerámica por quemado, dejando mínimas cantidades de ceniza residual. El metal fundido se vacia entonces en la cascara cerámica para colar una parte metálica o un molde metálico para una parte plástica. Debido a que la cascara solamente tiene un pequeño orificio para admitir el metal fundido, es difícil inspeccionar la ceniza residual en las superficies críticas. Cualquier cantidad de ceniza residual sobre una superficie crítica potencialmente- arruinaría la colada metálica. El metal fundido se enfria y contrae, de tal forma que las superficies críticas no se reproducen con precisión. Mientras más grandes son las partes, mayor es la imprecisión. En la Patente de los Estados Unidos No. 5,507,336 otorgada a Tobin en abril de 1996, se rev-ela un método mejorado para construir un molde totalmente denso. El método comprende colocar un modelo dentro de un tubo que tiene un punto de fusión mayor que el del material de infiltración que será utilizado en la manufactura del molde metálico. Un miembro cerámico se cuela entre las superficies del modelo y el extremo abierto del tubo, para transferir las superficies críticas del modelo al miembro cerámico. Las superficies cerámicas están invertidas con respecto a las superficies del modelo. El modelo se quema y las superficies cerámicas se quedan en el tubo. El cerámico se cubre entonces con polvo metálico y con un material de infiltración desde el otro extremo del tubo, el tubo se coloca en un horno para formar una parte o pieza metálica sobre las superficies cerámicas. La parte metálica tiene superficies inversas con respecto a las superficies cerámicas. Se obtiene un molde .metálico cuando se retira la pieza cerámica. El molde metálico tiene la misma forma que el modelo y es útil para moldear piezas plásticas que tienen una forma invertida. Este es un proceso ideal para piezas que tienen superficies exteriores críticas. El proceso de Tobin destruye el modelo a partir del cual se creó el molde cerámico. Se necesita un proceso para formar rápidamente un modelo de molde cerámico que no destruya al modelo pero que sea preciso. También, frecuentemente es necesario proporcionar un molde metálico de acoplamiento para el moldeo de piezas plásticas. Para hacer esto, el molde metálico puede requerir una forma que sea la inversa del modelo. De este modo, el molde cerámico necesita tener la misma forma que -el modelo y, requiere, por lo tanto, que se produzca un molde intermedio entre el molde cerámico y el modelo. Al igual que con el anterior proceso de Tobin, cualquier molde cerámico no debe estar contaminado en sus superficies, de modo que el molde metálico resultante sea preciso. Para evitar destruir al modelo, es deseable utilizar un molde intermedio hecho de un material que pueda ser desechado o reutilizado según sea necesario, para transferir las superficies críticas del modelo al molde cerámico. ~~ Con este propósito, se han utilizado cera y hules de siliconas. La cera (que es reversible por calor) tiene la desventaja de ser quebradiza y cuando se retira del modelo puede provocar que se desprendan pequeñas piezas o fragmentos, especialmente cuando se involucran socavados y particularidades delgadas. También puede expandirse y agrietar al cerámico cuando se calienta. Los hules de silicona necesitan curarse y, cuando el cerámico libera calor conforme se "fragua", el hule de silicona puede distorsionarse y provocar que se desarrollen impresiones en el modelo cerámico. También, el hule de silicona tiene que retirarse del modelo mediante inyección de aire u otro medio que expulse a la silicona del cerámico. Esto puede provocar que el molde cerámico se rompa, especialmente cuando se involucran socavados y particularidades delgadas .

Por lo tanto, un objeto de esta invención es proporcionar un proceso para fabricar un molde cerámico que tiene la misma forma que un modelo. Que produce reproducciones precisas de un modelo de cualquier tamaño, dentro de una tolerancia de ±0.005 pulgadas y que no deja ceniza u otro residuo en el molde cerámico. También es un objeto de esta invención proporcionar un proceso que utilice un material elástico y reversible por calor para fabricar un molde intermedio invertido de_-un modelo y que no se distorsione durante la formación de un molde cerámico a partir del mismo, pero que, pueda ser fácilmente retirado del molde cerámico sin destruir las particularidades delicadas del molde cerámico. Estos y otros objetos serán evidentes a partir de la descripción de la presente.

Sro-a-Kio DE ----a- INVENCIÓN En un aspecto de la presente invención, un método para formar un molde cerámico comprende el paso de colocar un modelo que tiene superficies críticas de modelo en una caja que tiene un extremo abierto. Las superficies críticas del modelo están orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto. Los pasos sucesivos incluyen añadir una solución concentrada de gel reversible por calor ala caja para cubrir las superficies críticas del modelo y enfriar la solución de gel para formar un molde de gel sólido elástico. El molde de gel tiene superficies críticas de molde de gel invertidas con respecto a las superficies críticas del modelo. Pasos adicionales incluyen: retirar el modelo del molde de gel elástico, colar un molde cerámico alrededor del molde de gel y licuar al molde --de gel por medio de calentamiento para retirarlo del molde cerámico. El molde cerámico tiene superficies críticas de cerámica invertidas con respecto a las superficies criticas del molde de gel, para replicar en forma precisa de esta manera las superficies críticas del modelo. El método puede comprender además el paso de desgasificar la solución de gel conforme se enfría, para formar el molde de gel. La solución de gel reversible por calor comprende de preferencia de aproximadamente 35% a aproximadamente 50% de material de gel; de aproximadamente 45% a aproximadamente 65% de agua y de aproximadamente 0% a aproximadamente 10% de agente desespumante. El material de gel preferentemente es gelatina. La solución de gel puede comprender además fibras u otros espesantes. El agente desespumante es de preferencia una silicona. En otro aspecto de la presente -invención, un método para formar un molde cerámico comprende el paso de colocar un modelo que tiene superficies criticas de modelo en una primera caja que tiene un extremo abierto y las superficies críticas del modelo están orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto. Otros pasos incluyen cubrir las superficies críticas del modelo con una solución de gelatina añadida a la primera caja y enfriar la solución de gelatina al tiempo que se desgasifica para formar un molde de gelatina sólido y elástico. El molde de gelatina tiene superficies críticas de molde de gelatina transferidas desde las superficies críticas del modelo, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del modelo. Otros pasos son el retiro del modelo y de la primera caja del molde de gelatina y colocar al molde de gelatina en una segunda caja, en donde las superficies criticas del molde de gelatina están orientadas -hacia arriba hacia el extremo abierto de la segunda caja, los pasos adicionales incluyen cubrir las superficies críticas del molde de gelatina con una solución cerámica añadida a la segunda caja al tiempo que se desgasifica la solución cerámica. La solución cerámica solidifica y se aglutina entonces exotérmicamente para formar un molde cerámico alrededor del molde de gelatina. El molde cerámico o de cerámica tiene superficies críticas _del cerámico transferidas desde las superficies críticas del molde d-e gelatina, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del molde de gelatina. Las superficies críticas del cerámico replican de esta manera en forma precisa las superficies críticas del modelo. Los pasos finales son licuar al molde de gelatina mediante calentamiento para retirar la gelatina del molde cerámico y retirar la segunda caja del molde cerámico. La solución de gelatina comprende de preferencia de aproximadamente 35% a aproximadamente 45% de gelatina; de aproximadamente 50% a aproximadamente 65% de agua; y de aproximadamente 3% a aproximadamente 8% de agente desespumante. En otro aspecto adicional de la presente invención, un método para formar un molde cerámico comprende el paso de clocar un modelo que tiene superficies críticas en una primera caja que tiene un extremo abierto y la superficie crítica del modelo está orientada hacia arriba hacia el extremo abierto. Otros pasos incluyen cubrir las superficies críticas del modelo con una solución de gelatina añadida a la primera caja y enfriar la solución de gelatina al tiempo que se desgasifica la solución de gelatina para formar un molde gelatina sólido y elástico. El molde de gelatina tiene superficies críticas transferidas desde las superficies críticas del modelo, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del modelo. Los pasos adicionales eon retirar modelo y a la primera caja del molde de gelatina y colocar al molde de gelatina en una segunda caja en donde las superficies críticas del molde de gelatina estén orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto de la segunda caja. La segunda caja está dimensionada para* proporcionar un espacio anular alrededor del molde de gelatina. Otro paso es llenar el espacio anular con una primera solución cerámica añadida a la segunda caja el tiempo que se desgasifica la primera solución cerámica. La primera solución cerámica solidifica sin generar calor para formar un primer molde cerámico con el fin de anclar al molde de gelatina en su lugar y formar un cerco anular continuo que rodea o circunda las superficies críticas del molde de gel. Un paso adicional incluye cubrir al primer molde cerámico y al molde de gel con una segunda solución cerámica añadida a la segunda caja. La segunda solución cerámica se aglutina exotérmicamente para formar un segundo molde cerámico unido al primer molde cerámico. El segundo molde cerámico tiene superficies críticas transferidas desde las superficies críticas del molde de gelatina, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del molde de -gelatina. Las superficies críticas del cerámico se replican -en forma precisa de esta manera a las euperficies críticas del modelo. Los pasos finales son licuar el molde de gelatina mediante calentamiento para retirar la gelatina del primer molde cerámico y retirar la segunda caja de los moldes cerámicos, primero y segundo.

BREVE DESCRIECIÓN DE LOS DIBUJOS _ En tanto que esta especificación concluye con las reivindicaciones que de manera particular señalan y reivindican en forma distintiva a la presente invención, se considera que la presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción de las modalidades preferidas, considerada junto con los dibujos acompañantes, en los cuales se utilizan consistentemente 1-os números de referencia para identifican elementos idénticos y, en donde : la Figura 1 es una vista en elevación frontal en sección de un modelo 1, que tiene superficies críticas 13, colocado en el interior de una primera caja 3. La Figura 2 es una vista en elevación frontal en sección del modelo 1 en el interior de la primera caja 3 en la que se ha vaciado una solución concentrada de gel 5. La Figura 3 es una vista en elevación frontal en sección de un molde de gel 7 solidificado, que tiene superficies críticas 10 transferidas desde las superficies críticas 13 del modelo, colocado en el interior de una segunda caja 8 y que tiene un espacio anular 12 entre la segunda caja 8 y el molde de gel 7 solidificado. La Figura 4 es una vista en elevación frontal en sección de la segunda caja 8 que tiene yeso o una solución cerámica 9 vaciada sobre el molde de gel solidificado 7 y en el espacio anular 12 y que cubre las superficies críticas 10 del molde de gel. La Figura 5 es una vista en elevación frontal en sección de un molde de yeso solidificado 11 del cual se ha retirado la segunda caja 8 y el molde de gel 7, exponiendo las superficies críticas 14 del cerámico, las cuales se transfirieron de las superficies críticas 10 del molde -de gel y se replican en forma precisa las superficies críticas 13 del modelo. La Figura 6 es una vista en elevación frontal en sección de una modalidad alternativa a la mostrada en la Figura 4, en done el espacio anular 12 está parcialmente lleno de una solución de yeso no exotérmico 15, con el fin de soportar al molde de gel 7 antes de que se añada una solución de yeso exotérmico (no mostrado) a la segunda caja 8.

DESCRIPCIÓN -PETA----I-APA DE IA INVENCIÓN. Según se utiliza en la presente, el térmico "cerámico" se refiere a un material tal como puede ser, yeso, arcilla, sílice u otro material no metálico que puede ser calcinado o quemado para crear un producto endurecido. Según se utiliza en la presente, el término "gel", se refiere a un material que generalmente forma un gel coloidal o un material sólido que es elástico o de tipo hule, sólido pero no quebradizo. La gelatina es un material preferido para fabricar un gel. Forma un sólido elástico tierno que no se expande o contrae con los cambios de temperatura dentro del intervalo que experimenta el gel mientras está en contacto con un cerámico colado que fragua en una forma sólida; el gel aún se funde o licúa cuando la forma cerámica se calienta o sufre una reacción exotérmica adicional.

Según se utiliza en la presente, el término "reversible por calor" se refiere a un material que solidifica a una temperatura por debajo de aproximadamente 50°C y que se funde o licúa a temperaturas por encima de aproximadamente 65 °C. La Figura 1 ilustra un modelo 1 que se ajusta estrechamente contra la superficie interna de una caja. El modelo 1 es una representación del exterior de un cierre- o tapa para botella. El modelo 1 tiene superficies críticas 13, las cuales representan el detalle en el exterior de la tapa "para botella. El modelo de preferencia se fabrica mediante un proceso de estereolitografía, bien conocido -en la técnica de elaboración de prototipos, en el que un archivo electrónico que describe al modelo es rápidamente fabricado por curado por láser de un polímero. El modelo se coloca en la caja, en donde las superficies críticas del modelo están orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto de la tapa. Un material elástico se vacía sobre el modelo. El material elástico puede ser un hule de eilicona RTV. La fabricación de estos modelos de hule es común en la técnica. El paso de retirar un molde de hule del modelo puede comprender talar al modelo de hule directamente del modelo o expulsándolo del mismo con aire, ya que es flexible y no se adhiere al modelo. Alternativamente, el material elástico puede ser un gel sólido hecho de un material reversible por calor, tal como una solución de gelatina hidrocoloidal . La gelatina se disperea o dieuelve fácilmente en agua caliente y forma un material elástico tierno cuando se enfría. Se pretende que el molde elástico sea un molde intermedio que transfiere las superficies críticas del modelo al molde cerámico. Una solución cerámica se vacía de manera similar sobre el molde elástico en una caja abierta y se le deja endurecer. Sin embargo, el material cerámico normalmente genera calor durante una reacción de aglutinamiento exotérmica. Dicho calor puede provocar que el hule de silicona RTV se expanda y distorsione la geometría de las superficies críticas. También, el molde de hule de silicona eventualmente deberá retirarse del molde cerámico jalándolo o expulsándolo con aire del molde cerámico. Cuando existen secciones delgadas o están involucrados socavados, los pasos de la remoción o retiro pueden dañar al molde cerámico quebradizo. La gelatina se retira fácilmente de un molde cerámico fundiéndola. La reacción exotérmica del cerámico anormalmente funde la gelatina adyacente al mismo, de modo que no se presentan las distorsiones superficiales conforme endurece el cerámico. El molde cerámico resultante puede lavarse con agua caliente, glicerina o ácido acético para eliminar cualquier residuo antes de la calcinación - o quemado del molde cerámico para endurecerlo. La gelatina es una proteina que ' normalmente se deriva de productos cárnicos y de algunos productos lácteos. Forman una estructura o matriz de moléculas de proteína entrelazadas y parcialmente asociadas en las que el agua queda atrapada. La gelatina pref-erida es gelatina de cuero de puerco comestible de 250 Bloom disponible de Kind S-- Knox Gelatin, Sioux City, Iowa. Puede utilizarse otros sistemas de gelificación que satisfagan estos criterios. Puede utilizase carragenina lambda y mezclas de goma de -xantano y goma de algarrobilla. En el gel pueden dispersarse fibras u otros materiales estructurales. Estos añadirán resistencia" y pueden retirarse fácilmente del molde cerámico junto con el gel fundido. Mientras más concentradas sea la solución de gel, será mejor. Generalmente, se forma una solución de gelatina que contiene desde aproximadamente 35% a aproximadamente 55% de sólidos de gelatina, de aproximadamente 45% a aproximadamente 65% de agua y de aproximadamente 0% a aproximadamente 10% de un agente tensoactivo o desespumante. Más preferentemente, una solución de gelatina contiene de aproximadamente 35% a aproximadamente 45% de gelatina sólida, de aproximadamente 50% a aproximadamente 65% de agua y de aproximadamente 3% a aproximadamente 8% de agente desespumante. Una mezcla ejemplificativa es 475 ce de agua, 25 ce del agente desespumante y 175 gramos de gelatina. Se utilizan proporciones similares para otros sistemas de gel y la determinación del nivel exacto se encuentra muy bien dentro de la habilidad de una persona experimentada en esta técnica. Pueden añadirse otros aditivos que aglutinen agua o que reduzcan la actividad del agua de gel. Por ejemplo, pueden añadiree glicerina, azúcar o glicoles. Normalmente, la gelatina se añade al agua fría. Entonces, la mezcla se calienta. El agua y la gelatina o el material de gel se calientan hasta un intervalo de aproximadamente 80°C a aproximadamente 100°C. Alternativamente, la gelatina u otro material de gel puede añadirse al agua caliente. La solución se agita hasta que el gel se disuelva o disperse, de modo que parezca que la mezcla es homogénea. Preferentemente, la solución se calienta en un horno de microondas para mantener la temperatura del agua y mejorar la dispersión. La solución puede colocarse al vacío durante la dispersión para evitar el espumado. También pueden utilizarse otros procesos de desgasificación. El agente tensoactivo o desespumante se añade preferentemente al agua antes de combinar el agua con la gelatina. Las siliconas y los tensoactivo-s no iónicos son buenos agentes desespumantes. Puede utilizarse dimetil silicona. Un agente desespumante preferido es: polidimetilsiloxano, disponible como Foam Drop-S de Spectrum Services de Cincinnati, Ohio. La dispersión de gel se vacía sobre el modelo en una caja de extremo abierto (ver Figura 2) . Tiene cierta importancia la absorción de humedad por parte del modelo cuando la solución de gelatina caliente se vacía sobre el mismo. Las resinas utilizadas en estereolitografia frecuentemente son sensibles a la humedad. Por lo tanto puede ser benéfico sellar la superficie del modelo rodándole primero un delgado recubrimiento de pintura KRYLON™. Un producto de Sherwin Williams Co., de Solón, Oh. La desgacificación también es benéfica en la etapa de vaciado de la gelatina. El vaciado puede realizarse en una cámara al vacio, por ejemplo, a una vacío de 30 pulgadas de mercurio. El aire atrapado se elimina para evitar que las burbujas de aire se re-colecten en la interfaz modelo/gel. El aire o el gas atrapado dentro del gel también puede provocar que la matriz de gel sea inestable. La colada de gelatina puede realizarse en múltiples vaciados, deponiendo del tamaño de la pieza, de modo que la desgasificación sea más efectiva para eliminar las burbujas de aire. De preferencia se deja que el primer vaciado de un vaciado múltiple forme una película antes del siguiente vaciado, de modo que las burbujas de aire no penetren" al primer vaciado., La caja se refrigera hasta que el gel haya formado una estructura sólida y elástica. Dependiendo de la concentración del gel, del tamaño del modelo y de la profundidad de la capa de gel, se requiere de aproximadamente 1 a aproximadamente 15 horas para cuaje el gel. Generalmente son suficientes de aproximadamente 2 a 8 horas en refrigerador a 40°F ó 4°C. Las soluciones muy concentradas formarán una estructura sólida y elástica en unas cuantas horas a temperatura ambiente. La profundidad de la solución de gel dependerá del modelo y del tamaño que se desea para el molde cerámico . Los experimentados en la técnica pueden determinar fácilmente esto sin una experimentación excesiva. Normalmente, se- desea un mínimo espesor de gel de aproximadamente una pulgada por encima de cada superficie crítica del modelo. Entonces, el molde de gel intermedio solidificado se retira o separa del molde. En una modalidad preferida, la caja está construida con lados fácilmente retirables. Los cuales se retiran entonces del molde de gel y el molde de gel se retira del modelo. El molde de gel es estructuralmente lo suficientemente elástico para liberar fácilmente a la pieza del modelo y retener las replicaciones invertidas de las superficies críticas del modelo sin distorsión, incluso cuando estén involucrados socavados y particularidades delgadas. Se prefiere que el molde de gel se almacene: a temperaturas de refrigerador pero, sin congelación. La proteína retiene al agua dentro de su matriz y la exposición prolongada a temperaturas templadas o cálidas por encima de aproximadamente los 18°C puede provocar que el agua sea liberada. Esto puede afectar la precisión de las superficies críticas del molde de gel. La Figura 3 revela al molde de gel colocado -en una segunda caja a la que se añadirá una solución de yeso o gel cerámico. El molde de gel está colocado con las superficies críticas orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto de la segunda caja. Preferentemente, se deja el espacio suficiente entre la segunda caja y el molde de gel, de modo ue el cerámico se forme alrededor del molde de gel en dicho espacio. El molde cerámico fabricado a partir del mismo tendrá un cerco cerámico anular continuo que rodea o circunda las superficies cerámicas críticas, de modo que el molde cerámico puede ser utilizado fácilmente para colar un molde de infiltración metálico sin necesidad de otra caja.

El material de yeso u otro material cerámico se vacía en la segunda caja hasta una profundidad por encima del molde de gel. Preferentemente, la profundidad es de aproximadamente 1 cm a aproximadamente 5 cm, por encima del molde de gel . El material cerámico vaciado preferentemente se desgasifica al vacío para eliminar cualquier cantidad de aire que pudiera afectar la formación final del molde cerámico. El yeso o material cerámico se "cuaja primero o adquiere una forma sólida y solidifica entonces completamente. Durante el proceso de aglutinamiento, ocurre una reacción exotérmica en el yeso, la cual funde al gel circundante. La caja preferentemente está recubierta con una agente de liberación, de modo que la caja pueda ser retirada fácilmente del molde cerámico. En una modalidad -preferida, se utilizan dos diferentes materiales cerámicos. El molde de gel está parcialmente encerrado en un primer material de yeso- o arcilla el cual cuaja o fragua para convertirse en una estructura rígida pero que no es exotérmica o que no somete a la estructura de gel a temperaturas que están cercanas a su punto de fusión de licuefacción. Este material no exotérmico normalmente es débil. Se vacia para llenar total o parcialmente el espacio anular con el fin de anclar al molde de gel, el cual, de lo contrario, podría flotar hacia arriba durante la colada de una estructura de yeso completa. Debido a la mayor densidad del yeso en comparación con la de la gelatina. Debido a la debilidad del cerámico no exotérmico, la pared anular normalmente se fabrica de al menos una pulgada de espesor para fines de manejo. El primer yeso fragua en aproximadamente 45 a 90 minutos . Después que ha solidificado el primer molde cerámico, se aplica un segundo vaciado de yeso o arcilla para cubrir al primer molde cerámico y a las superficies críticas del molde de gel. El segundo material cerámico experimenta una reacción exotérmica para aumentar su resistencia y se liga o une fácilmente al primer molde cerámico. "El yeso exotérmico normalmente requiere "de aproximadamente 10 minutos para cuajar. El enfriamiento con hielo del aglutinante del segundo vaciado de yeso puede ayudar a desacelerar la reacción y proporcionar más tiempo para desgasificar el yeso. El colado de yeso en dos etapas resulta en un molde cerámico más preciso, cuyas superficies cerámicas críticas replicarán con precisión"las superficies críticas del modelo original (ver la Figura 6 que revela el uso de un primer yeso 15) . El yeso enlazado con fosfato y no exotérmico preferido es -el 847 Core Mix, disponible de Ranson & Randolph de Maumeem Ohio. El Cl-Core Mix disponible también de Ranson & Randolph de Maumeem Ohio, es -el material cerámico exotérmico más preferido. Es una mezcla de sílice fundida, silicato de circonio, fosfato de amonio, sílice (cristobalita) y óxido de magnesio. Puede utilizarse el Core Hardner 2000 también disponible _de Ranson & Randolph. Contiene sílice amorfa y dipotasio-6-hidro-3 -oxo-9-xanteno-0-benzoato. Preferentemente, el molde de gel se encuentra en su temperatura de refrigeración cuando eobre el se vacía la solución cerámica en la segunda caja. Después que cuaja el cerámico, el molde cerámico y el resto de la gelatina puede calentarse ~en un horno para fundir totalmente al gel para su fácil remoción. La temperatura del horno debe eer de aproximadamente 100°C a aproximadamente 275°C para asegurar la fusión del el pero, no debe ser tan caliente como para que se descomponga la proteína. La gelatina con agua atrapada dentro de la matriz se funde o licúa lentamente y la porción central está suficientemente bien aislada que el calor por encima de 100°C no provoca problemas con el agua en ebullición. El extremo abierto del molde cerámico, que corresponde al extremo inferior de la segunda caja, permite el fácil acceso para vaciar la dispersión de gel fundida o líquida del molde cerámico. También, pueden inspeccionarse fácilmente las superficies críticas del cerámico desde el extremo abierto para ver que se haya retirado toda la gelatina y cualquier cantidad de residuos . La colocación del molde cerámico en un homo y su calentamiento aproximadamente a 1100°F (990°C) durante al menos 3 horae, fragua completamente al yeso para su procesamiento adicional. Puede utilizarse una atmósfera de hidrógeno ya que en el cerámico no queda ningún residuo remanente que necesite ser quemado. Eta falta de residuo es una distinción importante cuando se compara con loe proceeoe de manufactura de moldes cerámicos que utilizan epoxi y ceras. Puede fabricarse un molde metálico a partir del molde cerámico de conformidad con las enseñanzas de la Patente de los Estados Unidos cedida en forma mancomunada con No. 5,507,336 otorgada a Tobin el 4/16/96, la cual se incorpora en la presente como referencia.* Sin embargo, el molde metálico puede fabricarse sin necesidad de un tubo externo, debido a que el molde cerámico de la presente invención tiene un cerco anular continuo que circunda las superficies críticas del cerámico. En tanto que se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será obvio para los experimentados en la técnica que pueden efectuarse diversos cambios y modificaciones ein deeviarse del espíritu y alcance de la invención y en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir a todas estas modificaciones que estén dentro del alcance de la invención .

Claims (12)

1. REIVINDICACIONESS 1. Un método para formar un molde cerámico que comprende los paeoe de: a) colocar un modelo que tiene euperficies críticas en una caja que tiene un extremo abierto, lae superficies críticas del modelo están orientadas hacia arriba y hacia el extremo abierto; b) cubrir las superficiee críticae del modelo con una solución concentrada de gel reversible por calor, añadida a la caja; c) enfriar la solución de gel para formar un molde de gel sólido y elástico, el molde de gel transfiere las superficies críticas de molde de gel a partir de lae superficies críticas del modelo, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del modelo; d) retirar la caja y el modelo del molde de gel elástico; y e) colar un molde cerámico alrededor del molde de gel sólido, el molde cerámico transfiere las euperficies críticas desde las euperficies críticas del molde de gel, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del molde de gel, las superficies críticas del cerámico replican de esta manera en forma precisa las superficies críticas del modelo; y f) licuar el molde de gel para retirarlo del molde cerámico .
2. 2. El método según la reivindicación 1, en donde la solución de gel reversible por calor comprende de aproximadamente -35% a aproximadamente 50% de material de gel; de aproximadamente 45% a aproximadamente 65% de agua y de aproximadamente 0% a aproximadamente 10% de agente desespumante .
3. 3. El método según la reivindicación 2, en donde el material de gel es gelatina.
4. 4. El método según la reivindicación 2 , en donde el agente desespumante es una silicona.
5. 5. El método según la reivindicación 1, ue comprende además el paso de desgaeificar la solución de gel conforme se enfría para formar un molde de gel sólido y elástico.
6. 6. El método según la reivindicación 1, en donde la solución de gel comprende además fibras u otros espeeante .
7. 7. Un método para formar un molde cerámico que comprende los pasoe de: a) colocar un modelo que tiene superficies críticas en una primera caja que tiene un extremo abierto, las superficies críticas del modelo están orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto; b) cubrir las superficies criticas del modelo con una solución de gelatina añadida a la primera caja; y c) enfriar la solución de gelatina al tiempo que se deegaeifica la eolución de gelatina para formar* un molde de gelatina sólido y elástico, el molde de gelatina transfiere las superficies críticas del mismo desde las superficies críticas del modelo, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del modelo ; d) retirar el modelo y la primera caja del molde de gelatina y colocar al molde de gelatina en una segunda caja, en donde las superficies críticas del molde de gelatina están orientadas hacia arriba y hacia el extremo abierto de la segunda ca a; e) cubrir las superficies críticas del molde de gelatina con una solución cerámica añadida a la eegunda caja, al tiempo que se desgasifica la solución cerámica, la solución cerámica solidifica y se aglutina entonces exotéricamente para formar un molde cerámico alrededor del molde de gelatina, el molde cerámico transfiere las superficies críticas cerámicas desde las superficies criticas del molde de gelatina, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del molde de gelatina, las superficiee críticas del cerámico replican de esta manera, en forma precisa, las superficies críticas del modelo ; y f) licuar la molde de gelatina mediante calentamiento para retirar la gelatina del molde cerámico y retirar la segunda caja del molde cerámico.
8. 8. El método según la reivindicación 7 , en donde la solución de gelatina comprende de aproximadamente 35% a aproximadamente 45% de gelatina; de aproximadamente 50% a aproximadamente 65% de agua y de aproximadamente 3% a aproximadamente 8% de agente desespumante.
9. 9. El método según la reivindicación 7, en donde la solución de gelatina comprende además fibras u otros espesantes .
10. 10. Un método para formar un molde cerámico que comprende los pasos de: a) colocar un modelo que tiene superficies críticae en una primera caja que tiene un extremo abierto, las superficiee críticas del modelo están "orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto; b) cubrir las superficies criticas del modelo con una solución de gelatina añadida a la primera caja; y c) enfriar la solución de gelatina al tiempo que ee deegasifica la solución de gelatina para formar un molde de gelatina sólido y elástico, el molde de gelatina transfiere las superficies criticas desde las superficies críticas del modelo, las cuales están invertidas con respecto a las superficies criticas del modelo; d) retirar el modelo y la primera caja del molde de gelatina y colocar al molde de gelatina en una segunda caja, con las superficies críticas orientadas hacia arriba hacia el extremo abierto de la segunda caja, la segunda caja está dimensionada para proporcionar un espacio anular alrededor del molde de gelatina; e) llenar el espacio anular con una primera solución cerámica añadida a la segunda caja, al tiempo que se desgasifica la primera solución cerámica, la primera solución cerámica solidifica sin generar calor para formar un primer molde cerámico, con el fin de anclar al molde de gelatina en su lugar y para formar un cerco anular continuo que rodea a las superficies criticas del molde de gelatina ,- f) cubrir el primer molde cerámico y el molde de gelatina con una solución cerámica adicionada a la segunda caja, la segunda solución cerámica se aglutina exotérmicamente para formar un molde cerámico unido al primer molde cerámico, el segundo molde cerámico tiene superficies críticas transferidas desde las superficies críticas del molde de gelatina, las cuales están invertidas con respecto a las superficies críticas del molde de gelatina, las superficies críticas del cerámico replican, de este modo, en forma precisa, las superficies críticas del modelo; y g) licuar al molde de gelatina mediante calentamiento para retirar la gelatina de los moldes cerámicos, primero y segundo, y retirar la segunda caja de los moldes cerámicos, primero y segundo.
11. 11. El método según la reivindicación 10, en donde la solución de gelatina comprende de aproximadamente 35% a aproximadamente 45% de gelatina; de aproximadamente 50% a aproximadamente 65% de agua y de aproximadamente 3% a aproximadamente 8% de agente desespumante.
12. 12. El método según la reivindicación 10, en donde la solución de gelatina comprende además fibras u otros espesantes.