Aplicación de patrones estarcidos permanentes y robustos de partículas finas a superficies elastoméricas

Summary

Presentamos un método para aplicar marcas y patrones permanentes a las superficies de silicona mediante la adhesión de partículas finas a la superficie. Las marcas pueden ser un diseño reconocible o un patrón de moteado aleatorio, como los que se utilizan en la correlación de imágenes digitales.

Abstract

El desarrollo de modelos no lineales de grandes deformaciones para compuestos elastoméricos es un desafío continuo con aplicaciones en robótica blanda, prótesis y mitigación de impactos (como cascos deportivos y acolchados). Nuestro objetivo de investigación es desarrollar modelos que predigan el comportamiento de los materiales y produzcan simulaciones precisas. A medida que avanzábamos en nuestra investigación, reconocimos la necesidad esencial de capturar experimentalmente la deformación del campo superficial, lo que nos permitiría desarrollar relaciones constitutivas sólidas.

Las técnicas comunes de seguimiento óptico, como la correlación de imágenes digitales (DIC) y el seguimiento de cuadrícula, requieren un patrón en la superficie de la muestra para rastrear y calcular el campo de desplazamiento de la superficie. Sin embargo, la baja energía superficial inherente de la mayoría de los materiales elastoméricos, como las siliconas curadas, inhibe el marcado permanente de la superficie. En otras palabras, es casi imposible fijar patrones de seguimiento de superficie al material que no se limpien o manchen fácilmente al manipular la muestra. Además, los grandes experimentos de deformación pueden hacer que el patrón de superficie original se distorsione, agriete o desprenda.

Aquí, presentamos un método novedoso de patrones de fundición por pulverización de marcas de polvo en la superficie interna de los moldes antes del moldeo por inyección reactiva de nuestras piezas elastoméricas. Desarrollamos este método simple, que permite aplicar patrones de superficie permanentes y de alta fidelidad a las muestras de silicona o elastoméricos durante el proceso de fabricación. Los patrones de superficie pueden variar desde patrones de moteado aleatorios utilizados en DIC hasta patrones multicolores detallados. Estos nuevos y robustos patrones pueden soportar grandes cargas cíclicas de deformación sin decolorarse ni agrietarse y permitirán un marcado fácil de siliconas en entornos industriales y de laboratorio.

Introduction

La caracterización de material de gran deformación en escenarios de carga avanzados tiende a crear una deformación no homogénea 1,2,3,4,5. Para modelar con precisión esta deformación no homogénea, el experimentalista debe capturar la cinemática de superficie o volumen. Las técnicas más comunes utilizadas para adquirir cinemática de superficie o volumen se denominan técnicas de seguimiento óptico. La correlación digital de imágenes (DIC) y el seguimiento de cuadrícula son las dos técnicas de seguimiento óptico más comunes en la literatura para la cinemática de superficies, y ambas requieren patrones visibles en la superficie de la muestra ^6,7.

Considere un elastómero magnetorreológico (MRE), que está compuesto por una silicona a granel con partículas finas de hierro suspendidas en la matriz a granel. El espécimen puede deformarse simultáneamente a partir de cargas mecánicas clásicas en los límites y de un campo magnético aplicado clasificado como una fuerza sin contacto. En este y otros escenarios de carga análogos, es imperativo que el experimentalista capture la cinemática de la superficie porque la suposición de deformación homogénea en modos de carga comunes ya no es válida. Existen múltiples técnicas para marcar la superficie de especímenes similares al caucho, como el simple uso de un marcador de alto contraste o pintura ^2,6. Los experimentalistas también han aplicado una base cosmética a muestras de tejido biológico antes de marcar la muestra ^3,5. En cualquier caso, el objetivo es tener marcas permanentes y de alta fidelidad adheridas al espécimen. La permanencia es necesaria para evitar que las marcas se desvanezcan o se descascaren de la superficie de la muestra durante la manipulación y las pruebas mecánicas cíclicas. La alta resolución de línea o "fidelidad" es esencial para un análisis preciso de la imagen y el seguimiento de la deformación.

Aquí, presentamos un método para aplicar marcas permanentes de alta resolución a muestras de silicona adhiriendo partículas finas a la superficie de la muestra durante la fabricación en lugar de después de crear la muestra. El patrón deseado, ya sea un intrincado diseño multicolor o un patrón de moteado aleatorio utilizado en DIC, se aplica al interior de la cavidad del molde antes del proceso de moldeo por inyección (Figura 1). Las partículas finas se suspenden en alcohol y posteriormente se aplican con un aerógrafo o una herramienta similar. El patrón se aplica al molde. Una vez que el alcohol se ha evaporado, el molde se cierra y el material elastomérico termoestable sin curar se inyecta en el molde. Después del curado, la muestra sólida se retira con el patrón incrustado permanentemente en la superficie.

Figura 1: Protocolo de diagrama de flujo para adherir patrones de alta fidelidad a superficies de silicona. El diagrama de flujo o árbol de decisión de nuestro proceso. Esta numeración y etiquetado de cada paso en el diagrama de flujo corresponde a la descripción del protocolo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Protocol

PRECAUCIÓN: El equipo de protección personal (EPP) adecuado consta de gafas, una bata de laboratorio, una mascarilla N95, protección para los oídos y guantes que no sean de látex. Se requieren guantes que no sean de látex (es decir, nitrilo) ya que los guantes de látex inhibirán el proceso de curado de las muestras de silicona de platino.

1. Preparación inicial

1. Preparación inicial de los moldes
   1. Limpie los moldes con agua y jabón y deje que los moldes se sequen. Limpie los moldes con alcohol isopropílico y deje que los moldes se sequen al aire.
2. Preparación inicial de las plantillas
   1. Limpie las plantillas con agua y jabón y deje que se sequen. Limpie las plantillas con alcohol isopropílico y deje que se sequen al aire.
3. Preparación inicial del aerógrafo
   NOTA: Es posible que se requiera protección para los oídos según el tipo de compresor de aire utilizado. Se requiere una campana extractora cuando se utiliza el aerógrafo.
   1. Conecte el compresor de aire al cepillo de aire, conecte el compresor de aire a una toma de corriente adecuada y encienda el compresor de aire. Dentro de una campana extractora con el EPP adecuado, llene el aerógrafo con alcohol isopropílico y limpie el aerógrafo pasando alcohol isopropílico por él varias veces.
      NOTA: El aerógrafo debe limpiarse después de cada uso. Si usa una plantilla, continúe con la sección 2. Si no utiliza una plantilla (como para la aplicación de patrones de moteado DIC), continúe con la sección 3.

2. Preparación del molde estarcido

PRECAUCIÓN: Se requiere una campana extractora cuando se manipula el adhesivo en aerosol o el desmoldeo.

1. Aplica el adhesivo en aerosol a la plantilla.
   1. Dentro de una campana extractora con el EPP adecuado, coloque la plantilla sobre una toalla de papel y aplique una capa del adhesivo en aerosol a la plantilla. Al rociar el adhesivo sobre la plantilla, mantenga la boquilla de pulverización a unos 30 cm de distancia de la plantilla y rocíe con un movimiento suave y continuo. Espere de 30 a 60 segundos hasta que la plantilla esté pegajosa pero ya no esté mojada antes de continuar con el paso 2.2.
      NOTA: Solo es necesario un pase; Demasiado adhesivo complicará la posterior extracción de la plantilla del molde.
2. Adhiere la plantilla al molde.
   1. Dentro de una campana extractora con el EPP adecuado, coloque el molde sobre una toalla de papel. Recoja cuidadosamente la plantilla con guantes limpios que no sean de látex, asegurándose de no alterar el adhesivo, y coloque la plantilla en el molde con el lado adhesivo de la plantilla en contacto con el molde. Aplana la plantilla pasando un dedo firmemente por la plantilla para asegurar un contacto uniforme con el molde.
      NOTA: Es necesario un contacto uniforme con el molde para evitar los bordes difusos del patrón y mantener las características afiladas.
3. Coloca la cinta adhesiva en el molde.
   1. Con cinta de pintor, pega los bordes de la plantilla al molde. Continúe con el paso 4.
      NOTA: Este paso asegura que la plantilla esté asegurada al molde para evitar la separación de los bordes de la plantilla del molde.

3. Preparación del molde moteado DIC

1. Aplique el desmoldeante al molde para DIC Speckle.
   1. Dentro de una campana extractora con el EPP adecuado, coloque el molde sobre una toalla de papel con la superficie de la cavidad del molde hacia arriba. Aplique desmoldante al molde rociando el molde con una capa de desmoldante. Al rociar el desmoldante sobre el molde, mantenga la boquilla de rociado aproximadamente a 12 pulgadas de distancia del molde y rocíe con un movimiento suave y continuo.
      NOTA: Solo se necesita una pasada; Sin embargo, la liberación excesiva de moho no es problemática.

4. Preparación del aerógrafo

NOTA: Se requiere una campana extractora y una mascarilla N95 cuando se manipula polvo fino.

1. Preparación inicial de la suspensión de polvo fino
   1. Dentro de una campana extractora con el EPP adecuado, prepare una suspensión de 45 mL de alcohol isopropílico y polvo fino (grafito o pigmento coloreado) (Figura 2). Para hacer esto, usando un embudo o una cuchara pequeña como se muestra en la Figura 2A, coloque aproximadamente 10 mL de polvo fino en un tubo de ensayo y agregue alcohol isopropílico para llenar el volumen restante del tubo de ensayo hasta 45 mL de volumen total. Selle el tubo de ensayo y agite vigorosamente (consulte la Figura 2C para ver un ejemplo de la suspensión resultante).
      NOTA: No llene el aerógrafo en este momento para evitar la obstrucción de la boquilla del aerógrafo.
2. Llenado del aerógrafo antes de rociar (Figura 2D).
   NOTA: Este paso debe realizarse inmediatamente antes de usar el aerógrafo. El aerógrafo no debe permanecer inactivo con la suspensión de polvo en el recipiente del aerógrafo porque el aerógrafo se obstruirá.
   1. Vuelva a agitar la suspensión premezclada del paso 4.1. Vierta la suspensión en el recipiente del aerógrafo hasta que se llene el 75% del volumen del recipiente del aerógrafo.
      NOTA: No llene completamente el recipiente del aerógrafo porque el ángulo del aerógrafo provocaría derrames. Si usa una plantilla, continúe con la sección 5. Si no usa una plantilla, continúe con la sección 6.

Figura 2: Preparación del aerógrafo con solución de grafito. (A) Colocación de polvo de grafito en el tubo de ensayo; (B) 10 mL de polvo de grafito; (C) solución de alcohol isopropílico y polvo de grafito. (D) Llene el aerógrafo inmediatamente antes de usarlo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

5. Rocíe el molde con la plantilla (Figura 3)

1. Pulverización de la suspensión de partículas finas
   1. Encienda el compresor de aire. Asegúrese de que la presión de aire del compresor sea de 1,38 a 1,72 bar (20-25 psi).
   2. En la campana extractora, oriente el molde con la plantilla adherida en un ángulo ligeramente desviado de la vertical para que el spray se aplique en un ángulo de 90°. Apunte el cepillo de aire ligeramente fuera del costado del molde para asegurarse de que el rociado comience antes o delante del molde.
   3. Tire suavemente del gatillo del cepillo de aire. Una vez que el aerógrafo comience a rociar, aplique suavemente la primera capa de la suspensión. Al rociar la suspensión sobre la plantilla y el molde, mantenga la boquilla de rociado a aproximadamente 30 cm de la superficie y rocíe con un movimiento suave y continuo como se muestra en la Figura 3C.
   4. Suelte el gatillo del aerógrafo y observe si la suspensión de partículas finas se aplica uniformemente sobre la superficie. Si es necesario, aplique capas adicionales de la suspensión a través de la superficie de la plantilla y el molde.
2. Retirar la plantilla del molde (Figura 4)
   1. Espere hasta que las partículas finas estén visiblemente secas antes de retirar la plantilla (al menos de 180 a 300 s) o la suspensión puede mancharse. El espacio negativo de la plantilla parecerá estar lleno de polvo de partículas finas a medida que el alcohol isopropílico se haya evaporado.
   2. Retira la cinta de pintor de la parte superior (extremo más corto) del molde y tira de la cinta de pintor hacia arriba lenta y suavemente. La plantilla se desprenderá junto con la cinta de pintor como se muestra en la Figura 4A.

Figura 3: Aplicación con aerógrafo de solución de grafito. (A) Moldes preparados de la sección 2 del protocolo. (B) Plantilla con matriz cuadrada de orificios circulares antes de rociar. (C) Rociar el molde preparado con solución. (D) Plantilla de rejilla después de rociar. Barras de escala = 2 mm (B,D). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Extracción de la plantilla e inspección de la superficie del molde estampada. (A) Extracción de la plantilla del molde. (B) Ejemplo de moldes después de permitir que el alcohol se evapore. (C) Vista ampliada de la rejilla en el molde antes del moldeo por inyección. Barra de escala = 1 mm (C). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

6. Rocíe el molde sin plantilla

1. Rociar un patrón de moteado DIC en el molde (Figura 5)
   1. Encienda el compresor de aire. Asegúrese de que la presión de aire del compresor sea de 0,34 a 0,69 bar (5-10 psi).
   2. En la campana extractora, oriente el molde sin plantilla en un ángulo ligeramente desviado de la vertical para que el spray se aplique en un ángulo de 90°.
   3. Pruebe el aerógrafo comprimiendo brevemente el gatillo mientras apunta a una hoja de papel de repuesto para asegurarse de que el patrón de moteado sea apropiado (distribuido espacialmente aleatoriamente, distribución de tamaño correcta de los puntos para la ampliación de la configuración de imágenes experimentales).
   4. Mueva el gatillo sobre el molde para crear el patrón de moteado en el molde como se muestra en la Figura 5C. Espere hasta que las partículas finas estén visiblemente secas (al menos de 180 a 300 s) o la suspensión puede mancharse.
      NOTA: El tamaño de la mancha se puede ajustar alterando la presión del aire.

Figura 5: Pulverización de un patrón aleatorio sobre el molde. (A) Accionar el gatillo del aerógrafo para crear un patrón de moteado. (B) Patrón de moteado en el molde. (C) Patrón de moteado en el molde. (D) Patrón de moteado ampliado. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

7. Ensamble el molde (Figura 6)

1. Ensambla el molde.
   1. Ensamble suavemente los moldes para prepararse para el proceso de moldeo por inyección.
      NOTA: El experimentador puede hacer una pausa durante al menos varios días antes de realizar su proceso de moldeo por inyección. La tasa de moldeo por inyección debe reducirse para evitar el manchado de las partículas finas.

Figura 6: Montaje de moldes. (A) Moldes de placas y discos completamente ensamblados, (B) Ensamblaje de molde de disco, (C) Ensamblaje de molde de placas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Results

Para el experimentador que busca un modelo que represente las propiedades mecánicas de un material específico, es necesario realizar múltiples experimentos diferentes con un conjunto de especímenes que tengan una variedad de geometrías. En la Figura 7 se muestran ejemplos de especímenes creados con esta técnica. La Figura 7A ilustra una placa de silicona Ecoflex con diseño de rejilla negra sobre una muestra blanca. El lado que se muestra tiene una cuadrícula negra y el reverso tiene una mancha DIC negra. La Figura 7B muestra una placa de silicona Ecoflex con un diseño de rejilla blanca sobre una muestra negra. Al igual que el espécimen que se muestra en la Figura 7A, el espécimen de la Figura 7B tiene el patrón de moteado DIC en el reverso, moldeado a partir del molde preparado que se muestra en la Figura 6A. Este patrón de crear un diseño negro sobre blanco y un diseño blanco sobre negro con un patrón de cuadrícula y moteado DIC también se muestra en el cilindro y las muestras de cubo que se muestran en los paneles C, D, F y G de la Figura 7. La Figura 7E proporciona un ejemplo de una placa con una cuadrícula azul sobre blanco.

La figura 8 representa una muestra con un patrón deficiente debido a que el caudal de moldeo por inyección es demasiado alto. El patrón de moteado DIC se ha emborronado para que las partículas se extiendan en rayas. Este espécimen fue fabricado a propósito con un patrón de moteado DIC disperso para ilustrar claramente el manchado. Este método permite al experimentador colocar un patrón de moteado más denso si es necesario para obtener mejores resultados de DIC ^7,8,9, particularmente para experimentos de deformación pequeña. Los patrones de moteado de densidad variable se muestran en la Figura 9B, C. La Figura 10 muestra imágenes de placas de silicona fabricadas con este método con una superposición de mapa de color de campo de deformación DIC para ilustrar el seguimiento óptico exitoso.

Figura 7: Ejemplos de especímenes utilizados en experimentos. (A) Placa blanca con puntos de rejilla negros en tensión uniaxial. (B) Placa negra con puntos de rejilla blancos (patrón estarcido) en tensión uniaxial. (C) Cilindro negro con puntos de rejilla blancos. (D) Cilindro negro con patrón de moteado DIC. (E) Puntos de cuadrícula azules (F) Cubo blanco con puntos de cuadrícula blancos y patrón de moteado DIC. (G) Cubo negro con puntos de cuadrícula blancos. Barras de escala = 1 mm (E), 1 cm (A-D, F, G). Abreviatura: DIC = correlación de imagen digital. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 8: Ejemplos de muestras en las que la velocidad de moldeo por inyección fue demasiado rápida y el patrón moteado está manchado. La dirección del flujo de moldeo por inyección se indica con una flecha horizontal en la parte inferior de la imagen. Las flechas inclinadas indican la ubicación de varias de las rayas del patrón manchado. Barra de escala = 2 mm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 9: Ejemplos de diseños de imágenes utilizados en el seguimiento óptico. (A) Un ejemplo de patrón de cuadrícula para el seguimiento óptico, (B) Un ejemplo de un patrón de moteado DIC disperso para el seguimiento óptico, (C) Un ejemplo de un patrón de moteado DIC denso para el seguimiento óptico. Barras de escala = 1 cm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 10: Ejemplo de campo de deformación de correlación de imágenes digitales superpuesto sobre imágenes experimentales de tensión uniaxial. La deformación se aplica en la dirección y y la deformación de ingeniería global se enumera debajo de cada imagen. El desplazamiento vertical local de varias ubicaciones de la muestra se muestra con el mapa de colores como se indica en la escala a la derecha de la figura. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

La capacidad de adherir partículas a materiales similares al caucho, como la silicona, proporciona ventajas tanto en la industria como en la investigación. Sin embargo, es bien sabido que la unión a superficies de materiales con una energía superficial baja puede ser un desafío. En general, los investigadores cuyos métodos experimentales requieren un patrón o diseño en la superficie de sus especímenes suelen utilizar pintura especialmente formulada para la aerografía, como las fabricadas por Createx y Vallejo ^1,10. Estas aplicaciones que utilizan pintura a menudo requieren una imprimación y aún así no logran la durabilidad requerida de los patrones. En sustratos flexibles, la pintura puede mancharse o desprenderse en escamas a medida que se agrieta durante las pruebas mecánicas. Estas fallas en el adhesivo de marcado alteran el campo de datos capturado por un método de seguimiento óptico como la correlación de imágenes digitales. Nuestro método garantiza una durabilidad duradera del patrón de superficie. Actualmente tenemos muestras que tienen más de 6 años de antigüedad que hemos intentado untar agresivamente y eliminar el patrón de la superficie mecánicamente. Todos los esfuerzos para eliminar estas marcas han fracasado, lo que demuestra la robustez de los patrones de la superficie.

En la industria, también puede ser necesario aplicar diseños, símbolos o palabras a la superficie de materiales similares al caucho para instrucciones de seguridad y proceso, como la instalación de una junta. Por ejemplo, en la industria automotriz, es común imprimir palabras como "ESTE LADO HACIA ARRIBA" o imprimir una flecha en una junta de goma para proporcionar instrucciones de instalación claras. Tradicionalmente, estas marcas se logran modificando la superficie del molde para que las palabras estén por encima o por debajo de la superficie del resto de la pieza. Este método requiere que se fabrique un nuevo molde cada vez que sea necesario cambiar las marcas. Además, la pieza final tendrá un grosor diferente donde se encuentra la impresión, lo que provocará posibles sitios de falla durante la operación. Nuestro método supera ambos problemas al no alterar los moldes de ninguna manera y permitir que la superficie del material final permanezca con un grosor uniforme.

Se han realizado pruebas mecánicas para confirmar que nuestro método de modelado no afecta los atributos mecánicos del material. Hemos probado repetidamente muestras en una variedad de modos de carga, como pruebas de cizallamiento simple, tensión uniaxial, compresión e incluso impacto. Además, este método es seguro para el medio ambiente en comparación con los métodos alternativos de aplicación de pintura. Evitamos el uso de solventes de pintura tóxicos y volátiles al utilizar alcohol en nuestra solución al pintar el molde con aerógrafo. Finalmente, una característica notable de nuestro método es la capacidad de crear patrones multicolores de alta resolución en la superficie de la muestra. El método está limitado por el tamaño de partícula y la precisión de fabricación de la plantilla. El tamaño de partícula debe ser lo suficientemente pequeño para lograr la fidelidad deseada y superar el caudal del proceso de moldeo por inyección. El tamaño y la geometría de la muestra solo están limitados por el tamaño del molde y el material elegido. Hemos fabricado cubos de 2 pulgadas con éxito utilizando silicona con una vida útil de aproximadamente 20 minutos a temperatura ambiente.

El método de fabricación de plantillas tendrá un impacto directo en el tamaño de la característica, la resolución y la capacidad de crear un diseño de alta fidelidad en la cavidad del molde durante el recubrimiento por pulverización de partículas. Consideración cuidadosa de qué fabricación de plantillas es una parte integral del método de patronaje. Aquí, proporcionamos un conjunto simple de técnicas de preparación de plantillas junto con el tamaño mínimo de la característica que se puede formar con cada técnica, l_min. Primero, corte a mano con un cuchillo para manualidades: las herramientas de precisión como los cuchillos X-Acto o las cuchillas multiusos son las mejores para diseños detallados e intrincados y funcionan bien con materiales como láminas de plástico, mylar o cartulina (l_min ≥ 1 mm). En segundo lugar, corte a mano con tijeras: se puede utilizar para materiales ligeros como papel o vinilo fino para producir formas simples y diseños menos intrincados (l_min ≥ 1 mm). En tercer lugar, las máquinas troqueladoras como Cricut o Silhouette: pueden cortar diseños complejos con precisión utilizando materiales como vinilo adhesivo o cartulina (l_min ≥ 250 μm). En cuarto lugar, el corte por láser: una opción de alta tecnología para patrones complejos adecuados para plantillas de acrílico, madera o plástico grueso (l_min ≥ 100 μm). Quinto, herramientas de corte por calor: los cuchillos calientes eléctricos o los soldadores pueden derretirse a través de materiales de plantilla termoplástica como mylar u otras películas de polímero extruido (l_min ≥ 1 mm). Este método produce bordes suaves. En sexto lugar, el punzonado: útil para formas pequeñas y repetitivas y funcionan mejor en materiales ligeros (l_min ≥ 100 μm). Finalmente, los enrutadores controlados por computadora se pueden utilizar para proyectos de plantillas a gran escala o a escala industrial (l_min varía).

En cualquier nuevo protocolo de fabricación, ciertos pasos del proceso son críticos para lograr el resultado deseado. En nuestro método, hay tres pasos que deben destacarse y a los que se debe prestar especial atención. El primer paso crítico es permitir que el alcohol se evapore completamente de la suspensión de partículas con aerógrafo, dejando solo las partículas adheridas a la superficie del molde. Si el alcohol no se evapora por completo, existe una gran posibilidad de que el diseño del molde se manche y/o el alcohol se mezcle con el material sin curar durante el proceso de moldeo por inyección. El tamaño de las partículas debe ser lo suficientemente pequeño ya que estas partículas, que están suspendidas en la "pintura" de alcohol en el aerógrafo, se adhieren al molde después de que el alcohol se haya evaporado por completo. El tamaño de las partículas es una limitación importante a tener en cuenta. Si las partículas son demasiado grandes, las fuerzas de Van der Waals serán insuficientes para adherir de forma segura y permanente las partículas a la superficie del material similar al caucho. Sin embargo, las partículas de tamaño adecuado se pueden obtener de manera asequible y fácil de varios proveedores comerciales de pigmentos.

El segundo paso crítico es la cantidad de adhesivo, que mantiene temporalmente la plantilla en el molde. En nuestra experiencia, la mejor manera de ejecutar este paso es usar una pasada rápida de un adhesivo en aerosol. Recomendamos la menor cantidad de adhesivo posible y, al mismo tiempo, asegurarse de que la plantilla tenga un contacto completo con el molde. Al aplanar manualmente la plantilla en el molde con el dedo o con un instrumento apropiado como una espátula de goma, se puede formar un contacto conforme. Si las aberturas de la plantilla no son completamente planas contra el molde, la suspensión de partículas migrará debajo de los bordes del patrón de la plantilla durante el aerógrafo, disminuyendo significativamente la nitidez de los bordes del diseño de la superficie. Si se usa demasiado adhesivo, quitar la plantilla será un desafío y puede dañar el diseño recién aplicado. Además, demasiado adhesivo hará que la muestra se adhiera fuertemente al molde durante el proceso de curado, lo que hará que el proceso de desmoldeo sea casi imposible sin causar daños a la muestra.

El tercer paso crítico es la tasa de inyección de la silicona sin curar durante el proceso de moldeo por inyección. En nuestra experiencia, observamos que los caudales de moldeo por inyección suficientemente lentos no superaban las fuerzas de Van der Waals que adherían las partículas finas al molde, lo que permitía llenar la cavidad del molde sin alterar las partículas modeladas. Se requieren algunas pruebas empíricas para determinar una tasa de inyección óptima que sea lo suficientemente lenta como para evitar el manchado del patrón, pero lo suficientemente rápida como para llenar la cavidad del molde antes del inicio del curado de la silicona. Se pueden agregar retardantes de curado a la mezcla si se fabrican piezas de mayor volumen. La viscosidad del material y el tiempo de curado determinarán la tasa de inyección adecuada para el sistema de cada material.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Compresor de aire	Artesano	CMEC6150	PORTÁTIL: Compresor de panqueques de 6 galones https://www.craftsman.com/collections/air-compressors/products/cmec6150
Tinte para flexión ecológica	Suave	PMS 2757C	Pigmentos de color de silicona Silc Pig. Los pigmentos de Silc Pig están concentrados, por lo que un poco rinde mucho al colorear productos de silicona Smooth-On. Es posible personalizar los colores mezclando diferentes colores de Silc Pig. El paquete de muestra de 9 Silc Pig incluye NEGRO, SANGRE, AZUL, MARRÓN, VERDE, CARNE CLARA, ROJO, BLANCO, AMARILLO. https://www.smooth-on.com/products/silc-pig/
Alcohol isopropílico	Cisne	Alcohol isopropílico al 70% - Botella de 16 oz S-15966 - Uline	Alcohol isopropílico al 70% - Botella de 16 oz www.uline.com
Vasos para mezclar	Solo	Modelo: S-19462R	Vasos de plástico para fiestas www.uline.com
Desmoldeante para plantilla		Ease Release 200 y 205	Agente de liberación de modelos y patrones para la fabricación de moldes de silicona epoxi, uretano y RTV. https://www.reynoldsam.com/
Hoja de Mylar 3 mil	Plantillas en línea LLC	NA	Hojas de Mylar | Material de la plantilla www.stencilsonline.com
Cinta adhesiva para pintores	Uline	S-26006	Cinta de enmascarar Uline Painters www.uline.com
Toallas de papel	Uline	S-7711 Uline	S-7711 Uline - Una toalla absorbente a un precio económico. 2 capas. www.uline.com
Palitos de helado	Darice	Número de modelo del artículo: D-0139#, UPC 652695701399	https://www.amazon.com/Darice-Popsicle-Sticks-Crafts-Natural/dp/B0CPKHS44K/?th=1
Polvo	Pigmentos de la tierra	Dióxido de titanio PW6	Pigmentos de tierra blanca de titanio https://www.earthpigments.com/
Silicona (ecoflex)	Suave	Ecoflex 00-20	Siliconas catalizadas por platino https://www.smooth-on.com/
Adhesivo en aerosol	Facilidad de plantilla	Referencia:  ASA0005	Adhesivo en aerosol reposicionable Stencil Ease https://www.stencilease.com/
Pistola pulverizadora / Aerógrafo	Tejón	Patriota 105	Aerógrafo Badger Patriot 105 https://www.badgerairbrush.com/Patriot_105.asp
Tubos de ensayo	Científico global	Artículo 83576, # de pieza del fabricante: 6254	Tubos de centrífuga de poliestireno de uso general de 50 ml con tapas - Estéril www.usplastic.com
Tubos de vinilo	Jefe Sioux	Número de modelo: 900-01163C00501 Menards  Referencia: 6840523	Tubo de vinilo transparente Sioux Chief www.menards.com