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Il settore dell’oreficeria e della gioielleria sta recentemente subendo decisi cambiamenti per quanto riguarda i cicli realizzati all’interno delle aziende; ciò è da imputarsi sia ai repentini ed improvvisi mutamenti cui il mercato è soggetto, sia alla messa a punto di nuovi processi che consentono una produzione di più alto livello a costi relativamente bassi.
Il mercato degli oggetti preziosi richiede oggi una tipologia di oggetti di alta qualità e costi contenuti, con caratteristiche intrinseche di alta voluminosità e basso peso.

La tecnica dell’elettroformatura è conosciuta ed applicata in vari campi di produzione da diversi decenni, ma solo i recenti sviluppi tecnologici hanno conferito all’elettroformatura quelle caratteristiche di accuratezza e facilità di impiego, ponendola come valida alternativa nei casi in cui la conformazione dei pezzi renda difficoltosi e poco concorrenziali i metodi di formatura tradizionalmente adottati nel campo dell’oreficeria.

Nel settore delle arti decorative l’elettroformatura (nata per produrre lastre in rame esuccessivamente componenti utilizzati nei campi delle telecomunicazioni e dell’aeronautica tradizionale e aerospaziale) viene impiegata, al pari delle tecniche a getto cavo e di stampaggio, nella produzione di gioielli vuoti (con spessori variabili tra 100 e 400 micron ovvero da  0,10 mm a 0,40 mm), avendo però come caratteristica distintiva una  precisione che consente di riprodurre dettagli della matrice con una risoluzione di 0.4 mm garantendo buone definizioni di immagine.

Possono essere quindi ricreate forme tridimensionali (e quindi immagini sia in positivo che in negativo) con conformazione geometrica e caratteristiche fisiche non ottenibili con le tecniche produttive tradizionali; la presenza di eventuali sottosquadri, fonte di notevoli difficoltà nella produzione degli oggetti con le tecniche di formatura tradizionali, non crea alcun problema aggiuntivo nell’ambito della produzione con elettroformatura.
Tale processo consiste nel deporre sulla superficie delle matrici in materiale povero (solitamente leghe metalliche bassofondenti o cere metallizzate, quindi conduttori elettrici) da riprodurre un sottile strato di lega preziosa per via galvanica, nell’eliminare la matrice non preziosa con un processo di svuotatura di tipo chimico-fisico e nel sottoporre i pezzi svuotati ad un trattamento termico di ricottura e tempra per far acquisire il livello di resistenza meccanica ottimale grazie all’ottenimento di un reticolo molecolare perfettamente cristallino.

Recentemente nel settore dell’oreficeria il successo degli oggetti di grandi dimensioni ha provocato un declino delle tecniche di fusione e stampaggio, a causa della pesantezza dei pezzi prodotti, e dato ulteriore impulso alle applicazioni delle soluzioni elettrolitiche per elettroformatura in oro a bassa caratura.

A fronte del progresso tecnologico compiuto nei campi sopra citati, è tuttavia da rilevare che i tradizionali metodi di stampaggio risultano ancora largamente concorrenziali; inoltre alcuni tipi di oggetti elettroformati risultano avere peso, e quindi caratteristiche meccaniche, eccessivamente bassi a fronte di costi eccessivamente elevati e, quindi, tali da inficiarne la commercializzazione.
Da quanto sopra esposto risulta quindi chiaro che nel futuro si affermeranno sempre più tecniche di produzione basate su processi ad alta tecnologia, quale l’elettroformatura, che dovranno però abbinarsi alle tecniche di produzione tradizionali al fine di porre sul mercato oggetti tali da assicurarne il successo commerciale, aventi caratteristiche sia di alta qualità che di costo contenuto.
I semilavorati elettroformati garantiscono volume, leggerezza e forme complesse, mentre i semilavorati stampati garantiscono bassi costi di produzione; è quindi evidente come l’assemblaggio dei due tipi di semilavorati prima citati garantisce una produzione di oggetti aventi un peso ed un costo di produzione accettabili, nel rispetto delle richieste del mercato.
La produzione di oggetti in lega preziosa per elettroformatura passa attraverso la realizzazione delle fasi di lavoro qui di seguito schematicamente elencate:

Preparazione degli oggetti da riprodurre in materiale povero.

Finitura galvanica degli oggetti in materiale povero.

Elettrodeposizione a spessore sulla superficie degli oggetti

Svuotatura completa degli oggetti

Trattamento termico degli oggetti

Finitura finale degli oggetti elettroformati

Il ciclo di elettroformatura consiste quindi nel deporre sulla superficie (opportunamente trattata), delle matrici in materiale povero (solitamente leghe metalliche bassofondenti o cere metallizzate) da riprodurre un sottile strato di lega preziosa per via galvanica nell’eliminare la matrice non preziosa con un processo di svuotatura di tipo chimico-fisico e nel sottoporre i pezzi svuotati ad un trattamento termico di ricottura e tempra per far loro acquisire il livello di resistenza meccanica ottimale grazie all’ottimento di reticolo molecolare perfettamente cristallino.
La fondazione di una fabbrica che vuole realizzare una produzione basata sulla lavorazione metalli preziosi con il processo di elettroformatura a 14 e/o 18 kt comporta la considerazione di una serie di problematiche che spaziano dal settore edile a quello impiantistico, burocratico, igienico sanitario, ecc.
Tali problematiche sono, ovviamente, strettamente connesse con il ciclo di lavorazione che s’intende realizzare e che viene qui sotto riportato nelle sue grandi linee.

1) PREPARAZIONE DEGLI OGGETTI DA ELETTROFORMARE
I modelli da riprodurre vengono introdotti tra due strati di gomma inseriti in apposite staffe; queste ultime vengono poi introdotte all' interno di un vulcanizzatore, e strette l’una contro l’altra grazie all’azione di una pressa.
La gomma aderisce ai modelli per l’azione combinata della pressione e della temperatura esercitate per un tempo opportuno; dopo la vulcanizzazione, la gomma viene tagliata per estrarre modelli ed opportunamente rifinita per creare lo stampo voluto.
All’interno dello stampo in gomma siliconica viene poi iniettata, tramite un iniettore centrifugo, una lega opportuna (lega bassofondente con T fusione =140°C), preventivamente fusa in un apposito fornetto fusorio, per ottenere i pezzi metallici riproducenti i modelli originali

2) LUCIDATURA MECCANICA
I pezzi in lega bassofondente vengono accuratamente esaminati ed eventualmente rifiniti ai vibratori di sgrossatura e di rifinitura ed al banco con flessibile per eliminare i difetti presenti, quindi detersi alla lavatrice ad ultrasuoni lavati ed asciugati in un fornetto ad aria calda.

3) TRATTAMENTO PREGALVANICO
I pezzi, opportunamente montati sui telai, vengono sottoposti ad un trattamento galvanico preliminare di ramatura, indispensabile per la buona riuscita del processo di elettroformatura successivo.
Il piccolo strato di rame che si depone sopra gli oggetti permette infatti di ottenere sia una superficie degli oggetti perfettamente liscia e lucida ‘a specchio’ , sia perfettamente conduttrice dal punto di vista elettrico.
Tale trattamento pregalvanico è effettuato in un impianto all’interno del quale viene realizzata la seguente sequenza a di fasi di lavoro:
. Decapaggio
. Recupero
. Lavaggio
. Sgrassatura
. Recupero
. Lavaggio
. Neutralizzazione
. Lavaggio
. Ramatura alcalina
. Recupero
. Lavaggio
. Ramatura acida
. Recupero
. Lavaggio
Tutti i lavaggi vengono realizzati con acqua deionizzata fornita in continuo da un demineralizzatore a tre colonne appositamente installato.
L’impianto galvanico é completo di sistema di aspirazione radente sulle vasche per il convogliamento verso l’esterno degli aeriformi formatisi tramite due collettori separati (per i fumi acidi e i fumi alcalini).
L’asciugatura dei pezzi viene effettuata all’interno di un forno ad aria calda

4) ELETROFORMATURA
Gli oggetti ramati montati negli appositi telai che vengano inseriti in una vasca ed immersi in una soluzione elettrolitica opportuna.
Regolando opportunamente i parametri fisici, elettrici e termodinamici, il metallo in soluzione si deposita sulla superficie dei pezzi in forma di lega metallica con uno spessore dipendente dal tempo di trattamento.
La vasca di elettoformatura presente è dotata di aspiratura degli aeriformi formatisi, che si raccorda con il collettore alcalino dell’impianto pregalvanico.
L’acqua necessaria per la preparazione delle soluzioni di reintegro e per il reintegro diretto sul bagno di elettroformatura viene fornita in continuo da un demineralizzatore a tre colonne appositamente installato.

BAGNI A FLASH Si definiscono bagni a flash quei processi galvanici che sono in grado di depositare strati di metallo lucido ed uniforme fino a 0,2 micron di spessore.
BAGNI A SPESSORE Si definiscono bagni a spessore quei processi galvanici che sono in grado di depositare strati di metallo lucido ed uniforme generalmente compresi fra gli 0,2 e i 5 micron di spessore.
BAGNI PER ELETTROFORMATURA Si definiscono bagni per elettroformatura tutti quei processi galvanici che sono in grado di depositare strati di metallo lucido ed uniforme sopra i 5 micron di spessore.

5) SVUOTATURA TERMICA DELLA LEGA BASSOFONDENTE
Il telaio con gli oggetti elettroformati viene accuratamente sgrassato, neutralizzato, lavato, asciugato e smontato. Gli oggetti aventi anima in lega bassofondente vengono forati con una fresa in punti poco visibili e posti all’interno di un forno di svuotatura chiuso dotato di centrifuga ad una temperatura di circa 250°C, necessaria a fondere e a far scolare la lega bassofondente dai fori appositamente creati

6) ATTACCO CHIMICO
I pezzi vengono posti all’interno di un reattore riscaldato e contenente una soluzione acquosa a base d’opportuni acidi forti per la dissoluzione del piccolo strato di rame (circa 40micron) depositatosi nella fase di trattamento pregalvanico; tale reattore è posto all’interno di una cappa d’aspirazione chiusa. La piccola quantità di fumi conseguenti a tali reazioni chimiche viene depurata all’interno di un impianto di abbattimento dei fumi acidi con lavaggio dei fumi stessi in torre grazie ad una soluzione alcalina di soda caustica. Gli oggetti vengono quindi prima risciacquati in una vaschetta di lavaggio statico e poi accuratamente lavati uno ad uno con acqua fornita in continuo su un lavandino da un impianto di depurazione a ricircolo delle acque di lavaggio acide.

7) TRATTAMENTO TERMICO
I pezzi completamente svuotati, risciacquati ed asciugati sono molto fragili giacché il deposito è molto tensionato e la struttura cristallina della lega è poco compatta; essi quindi necessitano di un trattamento termico per la compattazione del reticolo cristallino. Gli oggetti vengono posti all’interno di un forno ad un a temperatura e per opportuno per subire un trattamento termico di ricottura a tempra indispensabile a far loro acquisire il livello di resilienza meccanica ottimale.

8) DECAPAGGIO
I pezzi ricotti ripuliti dagli ossidi superficiali formatisi per attacco con soluzione di acido solforico al 10% a caldo in apposito banco munito di cappa aspirante.

9) FINITURA FINALE
I pezzi svuotati da svuotare da destinare direttamente al mercato come prodotti elettroformati vengono finiti meccanicamente in vibratore, quindi lavati ed asciugati; solo in presenza di difetti di una certa entità essi vengono lucidati con apposite spazzole circolari ruotanti montate su banco munito di aspirazione radente e filtro per le polveri di pulitura.
Essi vengono in fine sottoposti a finitura galvanica all’interno di un bagno di bagni di doratura opportuni per far loro assumere il colore desiderato i pezzi svuotati prodotti invece come semilavorati e, quindi, destinati ad assemblaggio con altri tipi di semilavorati vengono finiti meccanicamente e, se necessario, alla spazzola al banco.
Essi vengono assemblati al banco per saldatura, decapati, lavati ed asciugati; infine viene fatto loro subire il trattamento di finitura galvanica prima della loro immissione in commercio.

10) FINITURA GALVANICA
Tutti i pezzi da destinare al commercio devono essere sottoposti a finitura galvanica al fine di far loro assumere la tonalità di colore (giallo o bianco) richiesta dal mercato.
Tale finitura galvanica è effettuata in un impianto all’interno del quale viene realizzata la seguente sequenza di fasi di lavoro:
· Sgrassatura
· Recupero
· Lavaggio
· Neutralizzazione
· Lavaggio
· Doratura a spessore
· Recupero
· Lavaggio
· Doratura “flash”
· Recupero
· Lavaggio
· Rodiatura
· Recupero
· Lavaggio
Tutti i lavaggi vengono realizzati con acqua deionizzata fornita in continuo da un demineralizzatore a tre colonne appositamente installato.
L’impianto galvanico è completo di sistema di aspirazione radente sulle vasche per il convogliamento verso l’esterno degli aeriformi formatisi tramite due collettori separati (per i fumi acidi e per i fumi alcalini).
L’asciugatura dei pezzi è effettuata all’interno di un’asciugatrice a segatura.

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Il modello che verrà prodotto con il processo dell'elettroformatura servirà per realizzare il calco in gomma siliconica, con cui a sua volta eseguire le riproduzioni in metallo bassofondente (Si definiscono “ Leghe Bassofondenti “ quelle leghe che fondono a temperature inferiori ai 150° C.

Esiste un enorme numero di leghe composte da metalli quali Bismuto, Piombo, Stagno, Cadmio, aventi questa caratteristica del basso punto di fusione).
L' utilizzo di pezzi elettroformati è sconsigliato per la produzione di oggetti sottoposti a carico strutturale, per la sua fragilità e consistenza.

Nel modello bisogna rimarcare, se presenti, le incisioni e le finiture superficiali, perché saranno "addolcite" durante il processo di colatura del metallo  bassofondente nella gomma  e poi nella fase di  elettrodeposizione del metallo.

Sarà molto importante  calcolare il peso di un oggetto durante la fase di progettazione del modello con un programma c.a.d., per verificare se l'oggetto elettroformato rispetterà gli standard di peso per potere essere commercializzato.

1) CALCOLARE L'AREA DEL MODELLO PROGETTATO (è possibile calcolarlo in modo automatico con tutti i programmi c.a.d.).

2) MOLTIPLICARE L'AREA DEL MODELLO (ESPRESSA IN MILLIMETRI QUADRATI) PER LO SPESSORE DELL' ELETTROFORMATURA DA REALIZZARE.
COSI' OTTERREMO IL VOLUME DEL METALLO ELETTROFORMATO.
Vol = Area x spessore

3)MOLTIPLICARE IL VOLUME OTTENUTO PER IL PESO SPECIFICO DEL METALLO UTILIZZATO PER IL PROCESSO DI ELETTROFORMATURA.
COSI' OTTERREMO IL PESO DELL'OGGETTO FINITO.
Peso = Vol x Peso spec

ESEMPIO

Un oggetto ha l'area di 1240 mm2
Lo spessore di realizzazione sarà di 0,15 mm
Il metallo utilizzato per il processo di elettroformatura sarà l'oro 18 kt il cui peso specifico è 15,41 gr cm3 che dovrò convertire in mm3 e sarà  0,01541 gr mm3

V = 1240 x 0,15 = 186 mm3

P = 186 x 0,01541= 2,866 gr PESO DELL' OGGETTO IN ORO 18 KT.

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Matrici  in gomma per la produzione di modelli in lega bassofondente da utilizzare per il processo di elettroformatura.

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Matrici  in gomma per la produzione di modelli in lega bassofondente da utilizzare per il processo di elettroformatura.

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esempio di oggetti realizzati con la tecnica dell'elettroformatura

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