..e finito che io ebbi di cavar la cera io feci una manica intorno al mio Perseo cioè di detta forma, di mattoni, tessendo l uno sopra l altro e lasciavo di molto spazi, dove l fuoco potessi meglio esalare.. (tratto da La vita di Benvenuto Cellini) NUOVE TECNOLOGIE NELLA FUSIONE A CERA PERSA PER LA RIPRODUZIONE DI OPERE IN BRONZO Tiziana Pagani Cesa, Fonderia Venturi Arte, Bologna Sergio Petronilli, ENEA- Unità di Agenzia per lo Sviluppo Sostenibile, Bologna La fusione a cera persa è un processo antico che è giunto fino a noi attraverso i secoli, lasciandoci delle testimonianze di grande valore artistico: dai Bronzi di Riace risalenti a più di 2500 anni fa, al Perseo di Benvenuto Cellini del XVI secolo. Agli inizi del secolo, la nascita della fonderia artistica come fenomeno industriale, ha cambiato il ruolo dello scultore contemporaneo separandolo da quello del fonditore. Da questo momento l artista consegna la sua opera nelle mani del fonditore che provvederà a realizzare, sul modello eseguito dallo scultore, un negativo (in plastilina, creta o gesso), dal quale ricavare un positivo in cera, identico al modello originale. Scopo di questo lavoro è quello di mostrare da un lato l uso delle tecnologie di ingegneria inversa e prototipazione rapida come opportunità per meglio valorizzare il patrimonio artistico dell Accademia di Belle Arti di Bologna e dall altro verificarne l applicabilità in una realtà all avanguardia nella fusione artistica come la fonderia Venturi Arte di Bologna. Come caso di studio è stato scelto un bozzetto in gesso del Nettuno, rappresentato in Fig. 1, che, pur presentando una forte somiglianza stilistica con quello originale del Gianbologna, esposto in piazza Maggiore a Bologna, mostra alcune peculiari differenze. Fig.1 Bozzetto in gesso del Nettuno custodito preso l Accademia di Belle Arti di Bologna. Fig.1A Particolare che mette in evidenza il segno lasciato dai tasselli durante la realizzazione del bozzetto in gesso.
Fig.2 Modello digitale tridimensionale ottenuto mediante sistema di scansione a triangolazione laser. Mediante un sistema di acquisizione a triangolazione laser, è stato ricostruito il modello digitale tridimensionale della statua in gesso, Fig. 2, attraverso l esecuzione e successivo riallineamento di oltre 120 scansioni ad alta risoluzione. Utilizzando opportuni software di elaborazione CAD, il modello digitale è stato ridotto al 30% delle sue dimensioni reali al fine di riprodurne una copia in scala di altezza di circa 250 mm. Questo ha evitato da un lato, di dividere in più parti il modello in termoplastico (simile alla cera) realizzato mediante tecnologia di prototipazione rapida MJM (Multi Jet Modelling), e dall altro di limitare il costo di acquisto del modello finale in bronzo nel caso sia prevista una produzione in tiratura limitata. Inoltre con l applicazione di algoritmi di lisciatura (smoothing) sono state eliminate tutte quelle imperfezioni (Fig. 1A e Fig. 11), che si sono create nel gesso originale durante la sua realizzazione con uno stampo costituito da un insieme di tasselli. La generazione di uno spessore costante su tutto il modello (pari a 4 mm) è stata ottenuta mediante l applicazione di un off-set della superficie esterna e questo diminuisce la probabilità della formazione di difetti durante la fase di raffreddamento del metallo fuso. Sulla parte posteriore del modello digitale, Fig. 3, è stata eseguita via software una tasca che consente l estrazione del materiale di supporto depositato durante la fase di prototipazione e successivamente l ingresso della miscela refrattaria per la generazione dell anima interna. Particolare attenzione deve essere riservata a questa fase, in quanto la permanenza di materiale di supporto all interno del modello, genera un anima estremamente frastagliata che può dar luogo al trascinamento di alcuni frammenti di materiale ceramico durante il passaggio del metallo fuso, compromettendo la fusione. Una soluzione che può essere adottata in questo caso, è quella di colare della cera fusa all interno del modello in modo da rendere la superficie più regolare, anche se ciò da luogo ad un lieve aumento dello spessore del fuso.
Fig.3 Particolare che mette in evidenza la realizzazione via software di una tasca posteriore che consente l estrazione del materiale di supporto e la creazione dell anima interna in miscela refrattaria. Alla fine del processo di PR, Fig. 4, dopo la fase di eliminazione dei supporti, la superficie del modello è stata opportunamente trattata in modo da aumentarne la qualità superficiale così da limitare le successive lavorazioni di finitura sul bronzo. Fig.4 Conclusione della fase di prototipazione rapida nella quale è messo in evidenza il modello con i relativi supporti. Fig.5 Modello in cera, in scala 1:3, ottenuto mediante tecnologia di prototipazione rapida MJM (Multi Jet Modelling, 3D Systems) Ottenuto il modello in cera, Fig. 5, inizia a questo punto la fase vera e propria caratteristica del processo di fusione a cera persa. Si passa quindi al posizionamento dei canali di colata, Fig.6, e alla generazione del rivestimento ceramico, Fig. 7, la cui finezza garantisce una grande fedeltà di riproduzione e allo stesso tempo la resistenza sufficiente per supportare la temperatura e la pressione del metallo fuso.
Fig.6 Posizionamento e fissaggio sul modello in cera dei canali di colata e di sfiato insieme agli spilli per il mantenimento della corretta posizione relativa tra il guscio esterno e l anima. Fig.7 Realizzazione del rivestimento ceramico ottenuto per immersione ripetuta del modello in cera in un bagno ceramico liquido. Il materiale termoplastico, caratteristico del processo di PR, MJM, si è dimostrato perfettamente compatibile con il processo di fusione messo a punto nella fonderia Venturi anche nella successiva fase di scolatura della cera e cottura del rivestimento ceramico, Fig. 8. Fig.8 Fase di scolatura della cera e cottura del rivestimento ceramico. Fig.9 Operazione di colata del bronzo fuso all interno del guscio ceramico.
Dopo l operazione di colata del bronzo fuso, Fig. 9, e quella di pulizia della superficie dal rivestimento ceramico, si passa alla eliminazione degli attacchi di colata e all operazione di rifinitura. Il risultato finale del processo, Fig 10, ha mostrato il raggiungimento di una qualità di riproduzione e di dettaglio estremamente elevata, Fig. 11. Il percorso seguito dimostra quindi che è possibile, mediante l utilizzo di tecnologie di RE e PR, riprodurre in scala opere d arte di alto valore artistico al fine di incrementare un mercato, quello delle sculture, che attualmente copre solo il 5% circa delle transazioni complessive. La realizzazione del modello virtuale oltre a consentire la creazione di un catalogo digitale dell opera d arte, permette di monitorare nel tempo l invarianza della geometria e di usufruire di tutti i vantaggi relativi alla sua visualizzazione mediante i moderni sistemi di comunicazione. Anche dal punto di vista dello scultore, l utilizzo di queste tecnologie offre l opportunità di riprodurre in scala le sue opere di maggior successo che, ad esempio, per dimensioni e costi, non troverebbero un facile mercato. Inoltre con questa metodologia si offrirebbe all artista la libertà di modellare direttamente (ad esempio in plastilina), secondo le dimensioni e le forme a lui più congeniali, lasciando invece alle citate tecnologie il compito di scalare il modello per dar luogo ad una produzione più vicina alle esigenze del mercato. Fig.10 Modello finale in bronzo dopo le operazioni di finitura. Fig.11 Particolare della scultura che mette in evidenza la correzione effettuata via software delle imperfezioni presenti sul gesso e mostrata in Fig. 1A.