Molde Reconfigurable
Sistema modular para producir moldes cerámicos destinados al casting con molienda de vidrio hueco. Integra modelado paramétrico, impresión 3D FDM y ensayos con pasta refractaria.
Sistema Matriz — modelo procedural basado en renders de Fusion 360
Tesis de grado sobre el desarrollo de una matriz modular para producir moldes cerámicos reconfigurables destinados al casting con molienda de vidrio hueco.
Problema y objetivos
Problema y objetivos
El objetivo general fue desarrollar un molde reconfigurable para producir volúmenes mediante casting con molienda de vidrio hueco. La propuesta debía admitir variaciones geométricas sin reconstruir todo el dispositivo y utilizar materiales y tecnologías disponibles en el contexto local.
Los objetivos específicos fueron:
- incorporar modelado paramétrico e impresión 3D al desarrollo de la matriz;
- fabricar y ajustar un prototipo mediante ensayos de laboratorio;
- sustituir la lógica del molde perdido por componentes desmontables y potencialmente reutilizables.
Decisiones de diseño
Sistema y decisiones de diseño
El dispositivo se organiza en tres elementos:
- Matriz. Conjunto desmontable de base, paredes, tapa y separador, impreso en PLA 850. Define el volumen exterior del molde cerámico y permite ajustar su configuración.
- Positivo. Geometría intercambiable que ocupa el interior de la matriz durante el conformado. Su división en cuadrantes permite combinar variantes.
- Molde. Pieza de cerámica refractaria obtenida a partir de la matriz y del positivo. Después de la cocción recibe la molienda de vidrio durante el casting.
La primera propuesta utilizaba seis piezas hexagonales y una estructura metálica articulada. El análisis digital mostró dificultades de desmolde y componentes con posiciones fijas, incompatibles con la intercambiabilidad buscada. La segunda versión redujo la cantidad de uniones y organizó el sistema mediante cuadrantes desmontables.
Todas las piezas impresas tienen al menos una cara plana para evitar soportes durante la fabricación FDM. Las perforaciones reducen material y tiempo de impresión; los encastres, precintos y guías controlan el armado antes del vertido de la pasta.
Desarrollo y validación
Desarrollo y validación
La matriz se modeló de forma paramétrica en Fusion 360 y se imprimió en PLA 850. El historial editable permitió revisar dimensiones, encastres y ángulos de desmolde antes de fabricar las piezas.
Para el molde se preparó una pasta refractaria con 30 % de arcilla plástica Tinkar, 30 % de caolín y 40 % de chamote fino, más 16–18 % de agua. Su comportamiento pseudoplástico exigió compactación manual para copiar los detalles de la matriz.
Se documentaron ocho pruebas. Las primeras permitieron ajustar la formulación, la compactación y el desmolde. Las paredes no porosas de PLA retenían humedad y generaban adherencia; la incorporación de una película de nylon y un desmolde parcial a los dos días mejoró el secado y permitió conservar la forma.
El proceso utiliza dos ciclos térmicos: cocción del molde cerámico a 1190 °C y casting del vidrio con un máximo de 875 °C, seguido por recocido controlado. El ciclo completo comprende el armado de la matriz, vertido y secado de la pasta, cocción del molde, carga de la molienda, casting y extracción de la pieza.
Resultados y aprendizajes
Resultados y límites
El prototipo verificó el encastre de los componentes impresos, el conformado del molde refractario y la separación de sus cuadrantes. La octava prueba completó una colada con molienda de vidrio: produjo un volumen macizo y el molde permaneció íntegro después del ciclo térmico.
Este resultado valida el funcionamiento básico del sistema en una prueba de laboratorio. La documentación no establece todavía la cantidad de reutilizaciones que admite cada molde, la estabilidad dimensional entre ciclos ni una reducción cuantificada de residuos o costos.
Las siguientes etapas propuestas son incorporar una reserva de material para compensar la reducción de volumen del vidrio, validar el apilamiento con guías dentro del horno y estudiar positivos obtenidos mediante modelado manual, escaneo 3D y segmentación paramétrica.
Detalles del proyecto
Publicación y documentación
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Título académico: Diseño de molde reconfigurable para el desarrollo de volúmenes con molienda de vidrio hueco.
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Autor: Santiago Abásolo Montes de Oca.
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Tutora: Beatriz Amorín.
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Institución: Universidad de la República, FADU, Escuela Universitaria Centro de Diseño.
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Año: 2025.
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Registro oficial y tesis completa — Repositorio Colibrí, Universidad de la República
