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RESUMENHabrán sido innumerables los intentospara lograr mayor eficacia, sencillez ymejor rentabilidad en el proceso de repro-ducir en metal un modelo con un moldeque aporte las máximas garantías. Lanovedad de esta investigación reside,no sólo en el tratamiento del molde, “lacascarilla cerámica”, (sólo utilizada hastaahora sobre modelos de cera), sino tam-bién en el material del modelo, “el polies-tireno expandido”. A ellos se unen el mate-rial que garantizará la rentabilidad delproceso y los resultados, “la pintura refrac-taria”.

La incorporación del poliestireno nospermite hacernos partícipes de las nue-vas técnicas y productos de la industriaactual, además de la mejora en el proce-dimiento, al no requerir la evacuación delmodelo ni por extracción mecánica ni por

horneo, porque éste se volatiliza en elmomento de la colada, lo que supone ungran aporte técnico al campo del cono-cimiento, por ejemplo, nuevas vías expre-sivas y simplificación del método.

También, el molde de cascarilla cerá-mica añade una alta calidad de registroy reproducción superficial, situándola entrelas técnicas de fundición de precisión(microfusión). La gran ventaja de este tipode molde es la posibilidad de manipularla pieza durante todo el proceso, por suaplicación por capas y poco peso, com-parado con los tradicionales métodosde moldeo.

Finalmente, el empleo de pinturasrefractarias va a facilitar la separaciónentre el modelo y el molde, así comoaumentar el registro superficial en lapieza resultante.

IntroducciónDesde que surgiera la fundición hacemiles de años, ha sido constante el inte-rés del hombre por la búsqueda de nue-vos métodos de trabajo que por su sim-plificación procesual, adaptación aldesarrollo tecnológico histórico, la apor-tación de nuevos materiales y, sobre todo,la calidad en el resultado de las piezas, ennuestro caso escultóricas, supusiera unavance en este campo.

La historia del hombre ha ido inevi-tablemente ligada a la técnica. Desdesu origen ha utilizado los elementos dis-ponibles a su alrededor, dotándolos deuna efectividad, para su desarrollo ysupervivencia, como ha sido el caso delos metales (figura 1).

El proceso a la cera perdida fue la téc-nica primitiva por excelencia, que ha idodesarrollándose a lo largo de la historiaartística e industrial, hasta la era contem-poránea. Ha sido necesario pensar enaquellos primeros pasos que dio el hom-bre para entender el desarrollo y aporta-ción que la fundición contemporánea haceal proceso a la cera perdida (figura 2).

El desarrollo de nuevas técnicas ymateriales como alternativas, surge deun avance tecnológico evidente, sin queello deba suponer un olvido del recono-cimiento de las técnicas heredadas, algu-

ANTONIO SORROCHE CRUZ, ISABEL LOZANO RODRÍGUEZ, JORGE A. DURÁN SUÁREZ,RAFAEL PERALBO CANO Y CARMEN BELLIDO MÁRQUEZ

Mejora de los métodos de trabajo en la fundición escultórica con modelos depoliestireno expandido

nas de las cuales tienen plena vigencia.Nuestro trabajo de investigación desa -

rrolla una alternativa a esas técnicas, uti-lizando la fundición con modelos depoliestireno y moldeo en cascarilla, desa -rrollada y materializada por las posibi-lidades técnicas y procesuales que apor-tan calidad e inmediatez respecto a esosprocesos tradicionales.

La industria de los últimos siglos desa -rrolla una metalurgia activa, con la incor-poración de nuevos productos que mejo-ran tanto los sistemas de produccióncomo los resultados. El arte, adaptándosea la demanda actual y haciéndose eco dela industria moderna, amplía el campode actuación del artista actual.

Nuestra tarea, pues, es ofrecer las cla-ves de dos materiales relativamente nue-vos, el poliestireno y la pintura refracta-ria que, apoyándose en la fundicióntradicional, se unen en un mismo métodode moldeo con historia como es la cas-carilla cerámica, que igualmente semoderniza con las nuevas arenas silíceasy aglutinantes, resultado de ese desarro-llo industrial.

Los materiales y métodos que utiliza-mos en nuestra propuesta son los siguien-tes:

El poliestireno expandido, un mate-rial de carácter efímero, termoplástico y

con escasa historia artística, lo incorpo-ramos al ámbito de la fundición artísticadesde sus inicios como modelo de fundi-ción, con la patente presentada por H.F.Shroyer en 1958 en el Instituto Tecno-lógico de Massachusetts.

Es un material termoplástico que ennuestro ámbito tiene el carácter de efí-mero y sin ninguna trascendencia artís-tica.

La cascarilla cerámica, un métodoalternativo que se adapta a los nuevosmateriales de moldeo y la tecnologíaactual, simplificando y mejorando el pro-ceso de fundición.

Y la pintura refractaria que se aplicaen la industria sobre moldes de fundi-ción. Pero nosotros la proponemos direc-tamente sobre los modelos de poliesti-reno expandido, actuando de barrerafísica y química.

MetodologíaOrigen de los métodos de trabajoEstos nuevos procesos tienen su puntode arranque en los inicios de la metalur-gia: la técnica de fundición a la cera per-dida y los primeros moldes de fundiciónpor revestimiento cerámico. Surge unnuevo material de moldeo alternativo dela cera, como es un plástico, el poliesti-reno. Y aquel revestimiento cerámico

antiguo a base de tierras naturales se pre-senta hoy atendiendo a las nuevas arenasde sílice.

El método que proponemos consisteen hacer operativos estos sistemas tradi-cionales, adaptándolos a los nuevos mate-riales. Por lo tanto:

1. Utilizamos como modelo el polies-tireno expandido.

2. Hacemos compatible la cascarillacerámica con la pintura refractaria apli-cada al modelo de poliestireno.

3. Integramos al modelo de poliesti-reno otros materiales que forman partede la obra final.

Materiales nuevos: antecedentesEl poliestireno expandidoSu origen lo encontramos hace 3.000años AC en una sustancia que los egip-cios utilizaban para embalsamar los cadá-veres y preservarlos en el más allá: laresina de un árbol oriental, el ámbarlíquido.

Posteriormente, en 1870 científicosingleses destilarán la resina de ámbarlíquido para obtener finalmente Styrax,un fluido del que años después científicosfranceses consiguieron aislar la moléculade estireno, antecedente directo del PE.

En 1925 varios químicos alemaneslogran ensamblar moléculas de estireno

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en un proceso que llamaron polimeriza-ción y al polímero resultante se llamópoliestireno (figura 3).

El doctor Stastny realiza la primeraex-pansión de PE estableciendo las basesde la nueva industria.

Durante estos primeros años se some-tió a pruebas y verificaciones compro-bando las propiedades del material. Perono es hasta la II Guerra Mundial cuandoaparece el interés por los plásticos, pro-movido por numerosas investigacionesde empresas americanas, presentándosecomo un material aislante de gran resis-tencia al choque.

Está formado por un 2% de materiay un 98% de aire y ofrece unas excelen-tes propiedades para usarse en fundición.Precisamente son su carácter gasifica-ble y ligereza las características más des-tacadas para el fin artístico.

Su inicio como modelo de fundiciónsurge con la patente de H.F Shroyer(1958), pero a pesar de su uso prolifera-do en la construcción y embalaje, no des-taca en la fundición artística hasta nues-

tros días.Sus propiedades más características

vienen dadas por la Asociación Nacionalde Poliestireno Expandido (ANAPE).

1. 100% reciclable.2. Resistente al envejecimiento.3. Aislante térmico frente al calor y

frío.4. Ofrece versatilidad y facilidad de

conformado tanto con máquinas de cortepor hilo caliente como con herramien-tas manuales, así como compatibilidadcon adhesivos.

5. Resistente a la humedad; no eshigroscópico.

6. Resistencia mecánica y amortigua-ción de impactos.

7. Carácter higiénico, no enmoheceni se descompone.

8. Muestra estabilidad dimensionalfrente a cambios de temperatura.

9. Con gran ligereza, aspecto funda-mental como modelo de fundición.

10. Su carácter gasificable. Expuestoa temperaturas superiores a 80 ºC se con-trae y desaparece con la entrada del metal

fundido, de ahí la inmediatez e innova-ción del procedimiento; colada en moldelleno, ya que no requiere evacuaciónni horneo previo del modelo.

La cascarilla cerámicaLos orígenes de la cascarilla cerámica seremontan a los primeros moldes porrevestimiento cerámico de la antigüedad,recubiertos con varias capas de tierrahumedecida (barro), paja y otros aditi-vos. Después surgieron arenas naturalescomo material refractario, que han sidoextraídas hasta casi agotar las provisio-nes que nos ofrecía la naturaleza. Perohoy los materiales han ido evolucionandodesde las tierras naturales a las arenasrefractarias, más elaboradas, con agentesquímicos, y en una variada gama de gra-nulometría, como podemos observaren la figura 4.

Este revestimiento fue utilizado enEE.UU. en la industria dental de los años30 y en la industria aeronaútica en los 40(figura 5).

Posteriormente llega a Europa tras la

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Figura 1. Fundición primitiva. Figura 2. Fundición artística actual. Figura 3. Poliestireno expandido.

Figura 4. Moloquita en distintas granulometrías. Figura 5. Molde dental de cáscara cerámica. Figura 6. Pintura refractaria.

II Guerra Mundial, incorporándose alámbito de la fundición artística gracias aDavid Reid, quien realiza los primerosensayos con este material.

La cascarilla cerámica es una papillarefractaria compuesta de moloquitaharina y sílice coloidal con la que recu-brimos el modelo a reproducir, y segui-damente estucamos con moloquita engrano mayor. Las capas se repetirán hastaalcanzar el grosor adecuado, de ahí quesea una técnica de revestimiento. La pos-terior cocción del molde hace que sealcance ese carácter cerámico capaz desoportar el metal fundido.

Esta técnica de moldeo presentaimportantes ventajas para la fundiciónartística:

1. Su alta calidad de registro, justi-ficada en las características de los mate-riales y su aplicación por capas, situán-dola dentro de las técnicas de fundiciónde precisión.

2. Notable la ligereza del molde res-pecto a sistemas tradicionales aplicadosa la cera.

3. Manipulación directa del artistadurante todo el proceso de moldeo y fun-dición, a diferencia de otos moldes comoel de chamota, que requiere fases en suproceso, como el horneo, en los que nose manipula la pieza directamente.

4. Permeabilidad y porosidad de losmateriales que permiten suprimir los res-piraderos, lo que conlleva un menor reto-que final de la pieza.

Pinturas refractariasAportamos este material como resultadode nuestra investigación, porque facilitala separación entre el modelo y el molde.Ello supone un aspecto importante de lapropuesta, ya que implica la simplifica-ción del proceso en la obtención de lapieza final.

La pintura refractaria está compuestade un material refractario y un agluti-nante al agua que permite que actúe debarrera física y química entre el materialdel molde y el metal fundido, evitandoasí la oxidación producida por el contactodirecto.

Actualmente la industria lo aplica alos moldes de fundición, pero debido a las características del sistema de mol-deo con cascarilla, que utilizamos, no esposible su aplicación en el molde, demodo que lo aplicamos directamentesobre el modelo, consiguiendo excelen-tes resultados en las piezas escultóricas(figura 6).

Para ello, hemos comprobado su com-patibilidad con el modelo y diversos tiposde adhesivos utilizados sobre él, así comocon el moldeo de cascarilla cerámica yotros materiales integrados en nuestraobra, como objetos metálicos.

Destacamos las siguientes ventajas:1. Alto índice de refractariedad para

soportar elevadas temperaturas, 2. Permeabilidad 3. Resistencia suficiente para per-

manecer estable durante todo el procesode fundición.

4. Facilidad en el proceso de desmol-deado.

5. Mejora en el registro superfi-cial.

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Figura 7. Poliestireno con integración de alfileres. Figura 8. Pieza de oliestireno con interacción de metal. Figura 9. Pintura refractaria sobre el modelo.

Figura 10. Baño cerámico. Figura 11. Estucado después de cada baño.Figura 12. Cocción del molde. Alcance del estadocerámico.

Otros materiales reintegrados al modelo de poliestirenoEn la búsqueda de nuevas parcelas expre-sivas integramos otros materiales a nues-tras piezas de poliestireno.

Hierro, latón, bronce, madera, cerá-mica, etc. son algunos de los que formanparte final de la obra, como se observaen la figura 7.

Nuestra propuestaComo resultado de las numerosas pruebasexperimentales llevadas a cabo, la nuevatécnica de moldeo que denominamos,“fundición de modelos de PE con mol-des de cascarilla y uso de pinturasrefractarias” resuelve la compatibilidadentre materiales relativamente recientes,como son el PE y la pintura refractaria, yun material que encuentra sus orígenes enla antigüedad, la cascarilla, y que hoy haevolucionado en sus componentes adap-tándose a la demanda actual.

Esta unión no sólo amplía nuevas par-celas expresivas, sino que simplifica ymejora el proceso de fundición como expo-

nemos a continuación:La utilización del PE, por su ligereza

y facilidad de conformado, permite unafácil manipulación del modelo durantetodo el proceso.

Su característica gasificable aporta unagran inmediatez al no requerir el hor-neo previo del molde

La cascarilla cerámica aumenta aúnmás esa ligereza, que en procesos tradicio-nales requería realizar bloques macizos dechamota u otros materiales mucho máspesados.

La precisión conseguida por su aplica-ción en capas nos permite un contactodirecto en toda la fase de moldeo y la posi-bilidad de subsanar errores en el pro-ceso.

Asimismo, la permeabilidad del mate-rial permite la eliminación de respira-deros y, como consecuencia de ello su pos-terior repaso. Éste es un punto im-portante a comparar con la técnica de lacera perdida, ya que en ella eran necesa-rios numerosos respiraderos sobre todo endimensiones estrechas, que posteriormente

tenían que ser eliminados y repasados.La pintura refractaria que con su esta-

bilidad aumenta la calidad de registrosuperficial, pero sobre todo aporta una faci-lidad de desmoldeo que simplifica elproceso.

Presentamos a continuación el procesode fundición de una de las piezas realiza-das con este método de fundición:

1. En este caso el modelo es realizadoen poliestireno expandido, variedad roofmate (color azul), con integración dehilo de cobre (figura 8).

Previo a la primera fase de moldeo, sele instala el necesario bebedero para lacolada.

2. El modelo es cubierto con una capade pintura refractaria. Puede ser sumer-gida o con pincel. Hemos escogido lasegunda opción con la finalidad de quese cubriera con facilidad cada intersticiode la pieza (figura 9).

3. Tras el secado la pieza es sumergidaen una barbotina cerámica compuesta porun aglutinante (sílice coloidal) que da cohe-sión y plasticidad y un refractario fino, lamoloquita, que en este primer baño deno-minamos “harina” (figura 10).

4. El modelo sumergido será recubiertopor moloquita de grano fino formandola primera capa. El molde irá adquiriendogrosor en sucesivas capas de estucado(figura 11).

En este caso se le aplicaron dos capasde grano fino, una capa de grano medioy una capa de grano grueso.

5. Aseguramos el correcto secadoentre capa y capa, valorando especial-mente la final, obteniéndose un molderesistente preparado para el proceso decocción. En esta fase, aún sin hornear, elmolde se caracteriza por un color blanco-grisáceo.

6. A través de un choque térmico, elmolde de cascarilla adquiere ese carácter

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Figura 13. Molde cerámico. Figura 14. Detalle de la estabilidad de la pinturarefractaria tras la cocción.

Figura 15. Vertido del metal.

Figura 16. Desmoldeo de la pieza. Fig. 17 Restos de pintura refractaria tras la cocción.

cerámico, visible en el color blanquecinode la pieza y que lo hace resistente a lacolada (figura 12).

7. Tras la cocción y eliminación delmodelo, comprobamos que la pinturarefractaria permanece estable hasta el finaldel proceso (figura 14), incluso veremoscómo aún después del vertido siguen que-dando restos de esta pintura que ha adqui-rido otra gama cromática.

8. Estabilizamos las piezas en arena yprocedemos al vertido del metal fundido(figura 15).

9. Con un breve enfriamiento previodel modelo bajo chorro de agua fría, seprocede al descascarillado o desmoldeode la pieza, facilitado por la utilizaciónde la pintura refractaria sobre el modelo(figura 16).

10. Tras el descascarillado podemosobservar cómo la pintura, resistente a todoel proceso de moldeo y fundición, aúnsigue adherida a las paredes internas delmolde.

Finalmente, obtenemos la pieza fun-dida, comprobando las evidentes venta-jas que aporta la porosidad y permeabi-lidad de la cascarilla que no requiererespiraderos.

ResultadosConsideramos necesario subrayar aspec-tos de los tres materiales que han hechoposible desarrollar una técnica concreta.

La utilización del PE se puede sinteti-zar en la inmediatez que supone no tenerque eliminarlo antes de la colada, dadassus propiedades gasificables.

Destaca, asimismo, su ligereza y faci-lidad en la construcción de modelos.

La cascarilla cerámica eleva la ligerezadel conjunto y permite controlar el estadode la pieza durante el proceso, dada su apli-cación por capas. La precisión conseguidamejora los sistemas tradicionales.

Las pinturas refractarias, establesdurante el proceso, no sólo permiten sucompatibilidad con los otros dos materia-les, sino que simplifica aún más el proceso,aportando facilidad de desmoldeo y cali-dad superficial en la pieza definitiva.

AclaraciónEste trabajo de investigación se enmarca dentro de las

directrices de actuación del Grupo de InvestigaciónHUM 629 de la Dirección General de Universida-des e Investigación de la Junta de Andalucía, sin elcual no habría sido posible, así como el Proyecto deInvestigación MAT2006-0038, financiado por elMinisterio de Educación y Ciencia.

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Figura 18. Obra en metal fundido.

AUTORESLos autores son miembros del Grupo de Investi-gación HUM 629 de la Dirección General de Uni-versidades de la Junta de Andalucía.

Antonio Sorroche Cruz sorroche@ugr.esIngeniero técnico industrial, profesor titular de laUniversidad de Granada. Especialidad en nuevastécnicas y nuevos materiales en la fundición escul-tórica y vidrio.

Isabel Lozano Rodríguezisaxlc@hotmail.comLicenciada en Bellas Artes por la Universidad deGranada. Especialidad en nuevas técnicas y nue-vos materiales en la fundición escultórica.

Jorge A. Durán SuárezGiorgio@ugr.esProfesor titular de la Universidad de Granada. Espe-cialidad, materiales cerámicos y restauración demateriales pétreos.

Rafael Peralbo Canoperalbo@ugr.esAyudante doctor en Bellas Artes. Especialidad,resina de poliéster aplicados a morteros.

Carmen Bellido Márquezcbellido@ugr.esProfesor ayudante en Bellas Artes. Especialidad,restauración de materiales aplicados al arte con-temporáneo.