Filamento Rapid 3DShield Tungsten TVF

Rapid 3DShield Tungsten de The Virtual Foundry (TVF) es un filamento innovador compuesto por 91-93 % 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: Colimador fabricado con tungsteno sin sinterizar. Fuente: The Virtual Foundry

El tungsteno es un metal de gran densidad, gran dureza, con el mayor punto de fusión (3422 ºC) de todos los metales y el mayor punto de ebullición (5930 ºC) de todos los materiales. Este conjunto de propiedades, hacen que el tungsteno sea ideal para la fabricación de filamentos de lámparas incandescentes, resistencias eléctricas, electrodos de soldaduras y otros elementos sometidos a altas temperaturas de funcionamiento. Gracias a su estructura molecular compacta (BCC), el tungsteno es ideal para la fabricación de escudos, tanto en forma de barra como en forma de plancha, contra todo tipo de radiación (gamma y rayos de neutrones), con un poder de protección superior al plomo, sin producir la típica toxicidad que libera este metal pesado. El sector militar emplea en gran medida este material desde la Segunda Guerra Mundial debido a su gran densidad y dureza, propiedades ideales para fabricar blindajes para vehículos (terrestres y aéreos) y puntas de proyectiles que son destinados a atacar tanques y aviones. Sus aplicaciones no terminan aquí, aleaciones de tungsteno son empleadas comúnmente en herramientas de corte a elevada velocidad, puntas de bolígrafos, tubos fluorescentes, elementos de joyería y pastas cerámicas.

Rapid 3DShield Tungsten cuenta con la mayor densidad de todos los filamentos existentes, incluso superior al GMass™, lo que permite realizar piezas hasta 4 veces más pesadas que con materiales convencionales (PLA o ABS). El tungsteno, a pesar de pertenecer al grupo de los metales pesados, como el plomo, es totalmente seguro y no tóxico, pudiendo emplear y almacenar este filamento con total normalidad, sin la necesidad de ningún equipo especial de seguridad.

Una aplicación destacable de Rapid 3DShield Tungsten (sin sinterizar) es la impresión de recipientes para el blindaje de radiación (150 kva). Este tipo de recipientes son empleados para transportar medicamentos radiactivos 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.

Al igual que con todos los filamentos metálicos Filamet™, a la hora de imprimir Rapid 3DShield Tungsten el usuario debe tener en cuenta que debe utilizar un nozzle de acero inoxidable, pero por causa de la alta densidad del tungsteno se puede utilizar un diámetro de nozzle hasta 0.3 mm, diámetro que permite realizar piezas con sumo detalle.

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 (150 kva), 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. 

Rapid 3DShield Tungsten 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 91-93 % de tungsteno 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™ 316L 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: Pieza de precisión fabricada con Rapid 3DShield Tungsten sin sinterizar. Fuente: The Virtual Foundry

Debido a su gran contenido de metal (91-93 %), es necesario colocar la entrada del filamento lo más alineado posible con el extrusor. 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".

Los usuarios que no disponen de un horno con las propiedades necesarias para realizar el sinterizado de las piezas impresas con el Rapid 3DShield Tungsten 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.