Filamet acero alto carbono

Filamet™ de acero alto carbono de The Virtual Foundry (TVF) es un filamento innovador compuesto por más de 75 % de metal y el resto por PLA que se puede sinterizar. 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: Engranaje fabricado con acero alto carbono sin sinterizar. Fuente: The Virtual Foundry

El acero con alto contenido en carbono es una aleación formada por hierro y un porcentaje de carbono, hasta el 2 %, que le aporta dureza y alta resistencia, sacrificando ventajas típicas del acero, como facilidad a la unión por soldadura. Los aceros al carbono se designan de ese modo para diferenciarlos de los aceros inoxidables y los aceros aleados. El acero es un metal empleado en una infinidad de aplicaciones gracias a su facilidad de obtención de la materia prima, fácil elaboración y gran conocimiento de aleación y conformado. Esto se refleja, en que cualquier tipo de industria apuesta por fabricar sus productos con acero, sobretodo esos componentes expuestos a un gran estrés mecánico. Para obtener aceros con alto contenido en carbono es necesario someter al acero a un tratamiento térmico para conseguir de 0.3 % a 1.7 % en peso de carbono. Este proceso es delicado debido a la aparición de impurezas que reducen la calidad del acero, siendo necesario alear el metal con otros elementos. Aunque parezca un proceso complejo y poco productivo, el acero alto carbono es indispensable para la fabricación de productos necesarios a nivel industrial y doméstico: núcleos de electroimanes, herramientas, objetos de corte, resortes, alambres de alta resistencia, etc.

Filamet™ acero alto carbono es un filamento altamente ferromagnético, en igual medida antes como después de ser sinterizado. Esta cualidad puede ser empleada para fabricar piezas a las que se deban adherir imanes o como núcleo de electroimanes.

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 acero alto carbono es un filamento, que se puede sinterizar, 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 más del 75% de acero alto carbono 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: Maqueta fabricada con Filamet™ de acero alto carbono y sinterizado. Fuente: The Virtual Foundry

Debido a su gran contenido de metal (78 %), 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".

Imagen 3: Conos fabricados con Filamet™ de acero alto carbono 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 acero alto carbono 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.