Características e diretrizes de fabricação dos filamentos metálicos Filamet™

A Virtual Foundry é uma empresa americana que, após anos de pesquisa, conseguiu desenvolver a gama de filamentos metálicos Filamet™ . Esses filamentos, por meio de pós-processamento baseado em sinterização , possibilitam a obtenção de peças totalmente metálicas.

Desta forma, a The Virtual Foundry tornou-se pioneira e referência máxima em impressão 3D FDM metálica .

O que são filamentos Filamet™?

Os filamentos Filamet™ são compostos por um metal base e um polímero biodegradável e ecológico (PLA) . Esses filamentos incluem altas porcentagens de partículas metálicas em sua composição . No entanto, usando PLA como fichário , são extremamente fáceis de imprimir, pois suas propriedades de impressão são semelhantes às do PLA, permitindo que qualquer usuário de uma impressora 3D FDM crie peças com esses filamentos.

Vídeo 1:O que é Filamet?. Fonte:The Virtual Foundry.

A maioria dos filamentos metálicos do mercado conter um percentual mínimo de partículas metálicas, em torno de 30%; portanto, geralmente são desenvolvidos para fins decorativos só. No entanto, as peças impressas com filamentos Filamet™, uma vez sinterizadas, possuem as propriedades do metal base correspondente.

Um exemplo disso seria o filamento Filamet™ Cobre:​​Uma peça impressa com Filamet™ Cobre não terá propriedades condutoras até que seja submetida ao processo de desinterização.

Imagem 1:Cones feitos de Filamet™ feitos de aço de alto carbono não sinterizado e sinterizado. Fonte:The Virtual Foundry.

O resultado após a sinterização da peça impressa em 3D será uma peça totalmente metálica , algo impensável até agora dentro da impressão 3D FDM. Assim, com Filamet™, propriedades semelhantes às possíveis com a tecnologia DMLS são alcançadas, mas com certas limitações .

Devido à necessidade de sinterização das peças impressas com este filamento, onde o PLA é eliminado, as peças terão:

• Certa porosidade
• Perda de volume
• Não isotropia

Vídeo 2:Densidade dos filamentos Filamet. Fonte:The Virtual Foundry.

Atualmente, Filamet™ possui os seguintes filamentos:

• Aço inoxidável 316 L - 80% de partículas de metal + 20% de PLA
• Bronze - 80% de partículas de metal + 20% de PLA
• Cobre - 90% de partículas de metal + 10% de PLA
• alumínio 6061 - 65% de partículas de metal + 35% de PLA
• Aço de alto carbono - 75% de partículas de metal + 25% de PLA
• Tungstênio - 95% de partículas de metal + 5% de PLA

Filamet cobre Filamet bronce Filamet acero
inox 316L Filamet
alumínio 6061

Recursos do Filamet™

A densidade dos filamentos Filamet™ é muito maior que a do PLA padrão , devido ao alto teor de partículas metálicas e à densidade dos metais individuais envolvidos.

Ao imprimir com filamentos Filamet™, é recomendável usar um bico de aço endurecido devido à alta porcentagem de partículas de metal contidas nos filamentos. Além disso, dependendo do material, deve-se usar um bocal com diâmetro de saída de pelo menos 0,6 mm para evitar entupimentos. Com exceção do filamento Filamet™ de Tungstênio, que permite a utilização de bico de até 0,3 mm de diâmetro de saída; e o filamento Filamet™ de Aço de Alto Carbono, que requer o uso de um bocal de no mínimo 0,8 mm de diâmetro de saída.

Imagem 2:Bocal de bronze contra o aço endurecido. Fonte:E3D.

Outra consequência da alta carga de partículas metálicas desses filamentos é uma maior fragilidade do filamento antes de ser fundido , pois possuem porcentagens muito pequenas de polímero ligante em sua composição. No entanto, graças à pesquisa e desenvolvimento permanentes realizados pela The Virtual Foundry, essa fragilidade é cada vez menor em seus filamentos; como pode ser visto no vídeo a seguir:

Vídeo 3:Fragilidade dos filamentos Filamet. Fonte:The Virtual Foundry.

No processo de impressão dos filamentos Filamet™, é muito importante que o filamento esteja o mais reto possível antes de entrar na extrusora, porém estes filamentos possuem uma certa curvatura devido ao enrolamento. Para resolver isso, a The Virtual Foundry possui um Filawarmer, dispositivo formado por um cilindro que aquece o filamento e um controlador de temperatura.

Imagem 3:Filawarmer colocado dentro de uma bobina de filamento. Fonte:The Virtual Foundry.

Este dispositivo deve ser colocado verticalmente, dentro da bobina, com a entrada o mais próximo possível da bobina do filamento e a saída alinhada com o orifício de entrada da extrusora. A Virtual Foundry recomenda pendurar o cilindro de aquecimento para permitir que a bobina gire livremente.

Vídeo 4:Filawarmer. Fonte:The Virtual Foundry.

À medida que o material passa pelo cilindro de aquecimento, ele perde sua curvatura e aumenta sua flexibilidade; reduzindo a resistência à tração para evitar quebras e facilitar a impressão .

Ao imprimir com filamentos Filamet™ sua excelente adesão à base deve ser levado em conta. Tanto que é recomendado o uso de Fita Azul para não danificar a base de impressão ao retirar as peças impressas.

Sinterizado de Filamet™

Uma vez removidas da base de impressão, as peças devem ser sinterizadas para obter uma peça totalmente metálica. Através deste processo é removido o PLA que faz parte do filamento. Até que esse processo seja realizado, as peças não terão as propriedades do metal base que compõe o filamento utilizado.

Vídeo 5:Perguntas frequentes Filamet. Fonte: The Virtual Foundry.

Sinterização é um processo de fabricação de peças sólidas a partir de um objeto formado por pó de metal compactado, ao qual é aplicado um tratamento térmico a uma temperatura abaixo da fusão, mas alta o suficiente para unir as partículas de metal de maneira resistente, resultando em um sólido totalmente quadra.

A sinterização pode ser realizada em forno de ambiente aberto ou em vácuo ou ambiente inerte . Em nosso post Como obter peças totalmente metálicas com impressão FDM, você pode ver mais sobre a sinterização e os diferentes fornos que podem ser usados ​​para realizar esse processo.

Se você não possui um forno que atenda aos requisitos para sinterização de peças impressas em 3D com filamentos Filamet™, entre em contato conosco e informaremos sobre a viabilidade e condições de sinterização em nossas instalações.

Pós-processamento de Filamet™

Uma vez sinterizada a peça impressa com filamento com o filamento Filamet™, ela pode ser pós-processada lixando e polindo as superfícies como faria com uma peça de metal. Recomenda-se usar lixa d'água para reduzir as linhas de impressão e outras pequenas deformações, e usar lixa de grão mais fino a cada vez.

Finalmente, você pode usar uma ferramenta rotativa com disco de polimento e aplicar pasta de polimento para obter o brilho desejado. Dependendo do metal base do filamento, as peças resultantes da sinterização podem ser retificadas, alisadas com calor e até soldadas.

Os filamentos Filamet™ da The Virtual Foundry permitem, pela primeira vez, fabricar peças completamente metálicas por meio de impressão 3D FDM, exigindo um pós-processamento relativamente simples.

Este é um avanço muito importante e útil para diferentes setores da indústria:fabricantes de impressoras 3D, inovação biomédica, desenvolvimento de motores a jato, proteção contra radiação, exploração espacial, energia nuclear, odontologia, artistas ou design de moda.