Faccio riferimento al seguente filmato Youtube di Michael Davis che ho veduto con interesse ed attenzione, anche grazie agli impedimenti “lock-down” per fortuna finora in salute, susseguentisi in questi tempi di corona virus, considerando altresì che i dialoghi in lingua inglese dei filmati, costituiscono in Italia un ostacolo per tutti i grattavetro volonterosi e magari interessati, che con quella lingua non hanno dimestichezza.
Il filmato di 14 minuti (da vedere magari dopo aver letto questo scritto) si riferisce alla PROVA DI PRODUZIONE DI UN BLANK A MENISCO PER TELESCOPIO 406F3.5, seguente ad altre due prove eseguite positivamente per diametri 250 e 300mm.
Si tratta di un lavoro americano molto buono in cui Michael Davis inizia con la fresatura concava CNC di una lastra isolante di polistirene estruso “Owens Corning Foamular 150” spesso 25mm, con una fresatrice “Home made” denominata “Woodpile” (catasta di legna), per realizzare lo stampo in cui colare l’anima convessa sferica in gesso refrattario, su cui avverrà in forno il collasso (slumping) del vetro, per mezzo del rammollimento di un disco di vetro calcio-sodico normale, diametro 406mm spesso 19mm.
Il menisco sferico realizzato sarà il blank la cui superficie concava affinata e parabolizzata, diverrà un possibile specchio parabolico di telescopio Newton 406F3,75.
Una considerevole difficoltà amatoriale è data dall’uso di una fresatrice a controllo numerico, pur se anch’essa auto costruita. Difficoltà potenzialmente superabile seguendo il più semplice metodo di colata centrifuga, che lo stesso Davis ha provato in un altro suo interessante lavoro, raccontato pure esso in un altro testo quì in Grattavetro al seguente link: https://www.grattavetro.it/colata-centrifuga-spin-casting-di-stampo-epoxy-per-anima-convessa-in-refrattario-di-collasso-slumping-per-blank-a-menisco/.
IL FILMATO
inizia con la fresatrice che scava partendo dal centro, una sequenza di circonferenze concentriche di raggio incrementante, ciascuna di esse però con profondità decrescente dalla massima iniziale.
La superficie fresata diviene quindi una calotta concava sferica di diametro 3048mm, corrispondente alla curvatura che dovrà avere la calotta sferica iniziale impressa nel menisco di vetro collassato a caldo.
Profondità che differirà da centro a bordo dei 7,25mm della cosiddetta freccia desiderata.
La fresatrice conclude lo scavo, con una gola sulla circonferenza della superficie concava, che sarà il canale sede della “diga” di contenimento della colata convessa di gesso refrattario.
Nel seguito del filmato è indicato lo spessore totale del gesso refrattario in 13mm. Quindi togliendo ad essi la profondità di freccia 7,25mm si deduce che rimane uno “spessore resistente” del gesso, pari a soli 5,75mm.. molto sottile ma che viene descritto da Michael come precauzionale compromesso fra due necessità importanti:
– di evitare la rottura del gesso di maggiore spessore, avvenuta in precedenti lavori su vetri diametro 250 me 300mm, in fase di riscaldamento nel forno;
– di assicurare robustezza al gesso tale che non si rompa per proprio peso nel maneggiarlo.
QUALCHE MIA NOTA “AUTOPTICA” SU QUESTA LAVORAZIONE CNC:
Al minuto 1,10 del filmato, viene inquadrato il video del lap-top di controllo del software Mach3 CNC della Artsoft.
Su di esso, al centro della finestra che sta in alto a sinistra (che mostra la sequenza scorrimento dei comandi in codice G di lavorazione), si legge sulla riga centrale a sfondo chiaro, la esecuzione in corso del comando G3 di fresatura di una delle circonferenze antiorarie; mentre nelle righe precedenti e successive, sono indicate le sequenze di esecuzione ciclica dei tre comandi G1 in asse verticale Z (asse di profondità); G1 in asse orizzontale X (asse del raggio con Y=0); e G3 (comando di interpolazione di circonferenza antioraria), precedenti e successivi della lavorazione.
Quella profondità sull’asse Z ha valori negativi, cioè va diminuendo ciclicamente ad ogni circonferenza fresata con “scalini a salire” a di (5.500-5.625)= 0.06mm (come si vede dalla differenza fra due passi consecutivi G1 sulla coordinata Z).
Questa diminuzione in asse Z ci fa intuire che lo scavo concavo deve essere iniziato al centro dello stampo, alla sua massima profondità e minimo diametro (altrettanto corrispondente alla complementare massima convessità dell’anima di collasso che sarà in esso colata in gesso).
AVANZAMENTI DELL’UTENSILE
Il raggio dello scavo per cerchi concentrici incrementa di 0,125mm al giro (dedotti dalla sottrazione dei valori visualizzati di coordinata X dei comandi G1), allargando via via il cerchio di fresatura di 2,5 decimi di mm ad ogni giro.
La superficie finale della calotta sferica concava, si presenterà quindi con una “scalinata di gradini” alti 0,125 mm e larghi 0,25 mm che verrà poi eliminata con carteggiatura 220 grit e poi 400.
Nel riquadro “Tool information” si legge invece il tempo di lavoro attuale di 54,12 minuti corrispondente alla posizione di fresatura che a occhio appare quasi al 70% del diametro stampo, ma il cui tempo di lavoro cresce molto velocemente col crescere del raggio di fresatura, fino al tempo finale di 2 ore e 5 minuti necessario a completare il restante 30% del lavoro.
COME AVVIENE LA FRESATURA DI UNA SUPERFICIE SFERICA CONVESSA
Normalmente, come nel filmato, avviene partendo dal centro del diametro desiderato di quella superficie, corrispondente al piano del materiale grezzo da fresare, scavando su di esso una serie di circonferenze concentriche crescenti in diametro, passo dopo passo di avanzamento dell’utensile, dal centro al diametro esterno della superficie, ciascuna delle quali circonferenze crescerà a sua volta in profondità, passo dopo passo di avanzamento, dallo zero della superficie del materiale grezzo, alla profondità finale raggiunta alla massima circonferenza. Profondità che sarà uguale alla misura della freccia che dovrà avere il disco di vetro alla fine del processo di afflosciatura (slumping) a caldo.
Occorrerà quindi scegliere la lunghezza dei passi di avanzamento, raggiungendo un accettabile compromesso fra il grado di rugosità lasciato dalla fresatura, che sarà tanto migliore quanto i passi di avanzamento saranno brevi in senso decimale o centesimale. Ma in quel caso, aumenterà proporzionalmente il numero delle circonferenze da compiere, e con esso aumenterà molto pesantemente il tempo di lavorazione. Tuttavia il vantaggio raggiunto sarebbe che non si renderanno più necessarie lavorazioni di correzione manuale della rugosità superficiale.
Un altro vantaggio sulla rugosità lo offrirebbe la scelta di una fresa cilindrica diametro 8mm circa (come sono i 5/16” della fresa filmato) ma con la punta tonda.
Alla fine del lavoro, un tale utensile produrrebbe una superficie solo da verniciare con vernice poliuretanica spray per ottenere una superficie liscia e dura, solamente da incerare con antiaderente per favorire la futura sformatura dallo stampo.
La lavorazione prosegue con la carteggiatura per eliminare gli scalini lasciati dalla fresatura, usando una spugna abrasiva grana 220, cui ha arrotondato gli spigoli, visto che creavano rigature nella delicata superficie di polistirene.
Rigature che hanno suggerito di stuccarne le zone con stucco bianco da legno, per poi carteggiare grana 400 ed infine ripristinare il liscio della superficie rendendolo lucido con due mani di dura vernice spray poliuretanica trasparente a rapida essiccazione, intervallate da carteggiatura grana 400. La poliuretanica è stata scelta perchè priva dei solventi in grado di sciogliere il polistirene della lastra di schiuma fresata.
Viene poi realizzata la diga di contenimento della colata di gesso, inserendo nella apposita scanalatura circolare un nastro di gomma del tipo anti-spifferi alto 25mm
Segue la installazione dello stampo in polistirene su una piattaforma ben livellata per mezzo di tre piedini regolabili a vite.
E al minuto 6,51 avviene la colata del gesso refrattario di tipo apposito per colate di vetro (Ransom & Randolph glass cast 400 mold mix), reperibile in equivalente di altra marca anche da noi, nei negozi di materiali per belle arti.
Dal minuto 10,42 seguono operazioni e attese durate alcuni giorni, volte a far seccare bene il gesso in piano e in modo naturale (al fine di evitare deformazioni indotte da una essiccazione forzata a caldo), mettendolo su una nuova base di schiuma polistirenica (viola), con un giornale come assorbente, controllando nel tempo il rientro di eventuali deformazioni nel passaggio da umido a secco, per mezzo di una traversa provvista di comparatore.
Michael mostra quindi il suo più grande forno a pozzo Clarkson, da 60 Amper (che a 127 volt fanno 7 kilowatt di potenza).
Sulla suola del forno ben livellato, è stata depositata l’anima di gesso con sovrapposto il vetro da 406 x 19mm.
Quella “cosa” che si vede di colore nero che sta intorno al tutto, è una piattina metallica, messa in verticale a formare un cerchio di schermatura della radiazione direttamente incidente sul vicino bordo del vetro, posto a troppo poca distanza dalle resistenze di riscaldo, perchè nei lavori passati si era verificata la fusione del vetro al bordo, colando disastrosamente sotto lo stampo refrattario.
In seguito Michael da inizio allo slumping dopo aver programmato in modo non descritto, il ciclo del controller della rampa tempo-temperatura di salita del forno e quella di discesa dalla temperatura di rammollimento (temperatura che tecnicamente si legge essere di circa 750° per il vetro calcio-sodico e 820° per il boro-silicato).
Al minuto 13,35 presenta quindi il menisco prodotto, che nota essere di bellissimo aspetto e migliore dei precedenti esperimenti, ma di fatto con una curvatura buona solo fino al diametro 365mm (14″). Perchè nei 41mm estremi mancante di curvatura al bordo di 5,2mm.
Per cui il blank è un 14″ buono, ma essendo un diametro 406, è di fatto rimasto un poco più aperto a F3,75 anzichè il desiderato F3,5.
Al minuto 14,33, dice che a verifiche fatte risulta presente un leggero astigmatismo trovato ruotando la barra con comparatore, ma che potrebbe essere debellato con un poco di lavoro di abrasione grossolana, seguita da quello a grana fine.