Filamet cobre

Filamet™ de cobre de The Virtual Foundry (TVF) es un filamento innovador compuesto 90 % de metal y el resto por PLA. The Virtual Foundry es una empresa americana formada por grandes expertos en el sector del metal fundido, que trabajan constantemente desde 2014 para mejorar y hacer crecer su gama de filamentos y accesorios para la impresión 3D FDM de metal. Sus productos están orientados a resolver y simplificar problemas a través de innovadores materiales metálicos para impresoras 3D FDM de cualquier tipo.

Imagen 1: Barcos fabricados con cobre sin sinterizar, tras el proceso de debinding y finalmente sinterizado. Fuente: The Virtual Foundry

El cobre fue uno de los primeros metales utilizados en la prehistoria al encontrarse con facilidad en la naturaleza y ser fácil de trabajar. Se caracteriza por su color rojizo, su brillo, pero sobre todo, por ser uno de los mejores conductores de la electricidad, siendo un valor tan alto que se ha asignado como valor máximo de la referencia de la conductividad eléctrica (IACS). El cobre muestra gran ductilidad y maleabilidad, facilidad para la laminación y la forja, e incluso facilidad para ser soldado. Este metal es empleado en aplicaciones de conductividad eléctrica (cableado, equipos eléctricos o circuitos integrados), elementos disipadores y resistentes a la corrosión (frenos, cojinetes o catenarias), productos para el transporte de agua (tuberías) y antiguamente para la fabricación de elementos decorativos y monedas. Visto la infinidad de aplicaciones en las que está presente el cobre, no es extraño que sea el tercer metal más consumido a nivel mundial.

The Virtual Foundry ha sido la empresa pionera en desarrollar los filamentos metálicos para impresión 3D después de muchos años de investigación y desarrollo. La gran ventaja competitiva desarrollada es que para obtener las piezas metálicas puras solo es necesario imprimir la pieza y sinterizarla en un horno. Otros fabricantes que han tratado de desarrollar filamentos metálicos necesitan hacer un proceso adicional (previo al sinterizado en el horno): el debinding, un proceso químico para separar los polímeros aglutinantes del metal.  Por tanto, se puede concluir que The Virtual Foundry es el pionero y el referente en la impresión 3D FDM metálica, al obtener un proceso medianamente sencillo con unos resultados nunca vistos hasta el momento en el mundo de la fabricación metálica.

Actualmente, una gran lista de sectores de la industria están empleando los filamentos de The Virtual Foundry: fabricantes de impresoras 3D, innovación biomédica, desarrollo de motores a reacción, blindaje de radiación, exploración espacial, energía nuclear, dental, artistas o diseño de moda. Una aplicación destacable es la fabricación de una broca con calentamiento interno por agua caliente, para perforación en la antártica. Con el Filamet™ de cobre se ha fabricado, con suma facilidad y a un bajo coste, una broca con estructura interna extremadamente difícil de mecanizar o moldear. Otra aplicación destacable es la impresión de recipientes para el blindaje de radiación, realizada con el Filamet™ de tungsteno. Este tipo de recipientes son empleados para transportar medicamentos reactivos sin tener que recurrir a recipientes de plomo (tóxicos). Gracias a la densidad del tungsteno, 1.6 superior al plomo, este filamento es ideal para crear cualquier tipo de pieza sustitutiva a las fabricadas con plomo.

Filamet™ de cobre es un filamento formado por metal base y un polímero biodegradable y ecológico (PLA). Este material está exento de partículas metálicas expuestas y de disolventes volátiles que pueden liberarse durante la impresión. Formado por 90% de cobre y el resto por PLA, este material es sumamente sencillo de imprimir, ya que sus propiedades de impresión son similares a las del PLA, lo que permite a cualquier usuario de una impresora 3D FDM crear piezas con este filamento, sin la necesidad de adquirir carísimas impresoras 3D FDM industriales de metal. Con Filamet™cobre se consiguen propiedades similares a las posibles con la tecnología DMLS pero con ciertas limitaciones. Debido a la necesidad de sinterizar las piezas impresas con este filamento, donde se elimina el PLA, las piezas presentan porosidad, pérdida de volumen y no isotropía. Las impresoras 3D DMLS consiguen imprimir piezas totalmente macizas (similar a la fundición), con gran detalle, alturas de capa de 0.02 mm y sin la necesidad de post-procesado, siendo la única desventaja frente a la impresión 3D FDM de Filamet™ el coste de: material, fabricación y las propias impresoras.

Imagen 2: Maqueta fabricada con Filamet™ de cobre y sinterizado. Fuente: The Virtual Foundry

Debido a su gran contenido de metal (90%), es necesario colocar la entrada del filamento lo más alineado posible con el extrusor y emplear FilaWarmer, un calentador por el cual se introduce el filamento para eliminar su curvatura y que de esa manera se produzca el menor rozamiento posible en el extrusor y HotEnd. Una vez impresa una pieza es necesario realizar el proceso de sinterizado, en entorno abierto o en entorno al vacío o inerte, para eliminar el polímero (PLA), teniendo en cuenta que los valores de sinterizado se deben ajustar en función de la geometría y modelo de horno. El producto que se obtiene es totalmente metálico, con las propiedades reales del metal como conductividad eléctrica, post-procesado por lijado y pulido o incluso unión por soldadura; pero con cierta porosidad y con una reducción del volumen debido a la pérdida del PLA. Para saber más sobre todo el proceso de impresión, sinterizado y post-procesado debe visitar el apartado de "Consejos de Uso".

Imagen 3: Conos fabricados con Filamet™ de cobre sin sinterizar y sinterizado. Fuente: The Virtual Foundry

Los usuarios que no disponen de un horno con las propiedades necesarias para realizar el sinterizado de las piezas impresas con el Filamet™ de cobre y conseguir las propiedades finales de este metal, pueden ponerse en contacto con nosotros y valoraremos su viabilidad mediante nuestros colaboradores con capacidad de realizar el post-procesado necesario para obtener el resultado final deseado.