Filamet acciaio alto carbonio

Filamet™ di acciaio alto carbonio di The Virtual Foundry (TVF) è un filamento innovativo composto da più di 65 % di metallo e il resto da PLA che può essere sinterizzato. The Virtual Foundry è un'azienda americana formata da esperti leader nel settore del metallo fuso, che dal 2014 lavora costantemente per migliorare e far crescere la propria gamma di filamenti e accessori per la stampa 3D FDM in metallo. I loro prodotti mirano a risolvere e semplificare i problemi attraverso materiali metallici innovativi per stampanti 3D FDM di tutti i tipi.

Immagine 1: Ingranaggio realizzato con acciaio alto carbonio senza sinterizzazione. Fonte: The Virtual Foundry

L'acciaio ad alto tenore di carbonio è una lega composta da ferro e da una percentuale di carbonio, fino al 2%, che gli conferisce durezza e resistenza elevata, sacrificando però i vantaggi tipici dell'acciaio, come la facilità di saldatura. Gli acciai al carbonio sono così denominati per distinguerli dagli acciai inossidabili e dagli acciai legati. L'acciaio è un metallo utilizzato in un numero infinito di applicazioni grazie alla facilità di ottenimento della materia prima, alla facilità di lavorazione e alla grande conoscenza delle leghe e della formatura. Ciò si riflette nel fatto che qualsiasi tipo di industria si impegna a realizzare i propri prodotti con l'acciaio, soprattutto i componenti esposti a forti sollecitazioni meccaniche. Per ottenere acciai ad alto tenore di carbonio, è necessario trattare termicamente l'acciaio per ottenere un tenore di carbonio compreso tra lo 0,3 e l'1,7% in peso. Questo processo è delicato a causa della comparsa di impurità che riducono la qualità dell'acciaio ed è necessario legare il metallo con altri elementi. Anche se può sembrare un processo complesso e poco produttivo, l'acciaio ad alto tenore di carbonio è indispensabile per la fabbricazione di prodotti necessari a livello industriale e domestico: nuclei di elettromagneti, utensili, oggetti da taglio, molle, fili ad alta resistenza, ecc.

Filamet™ di acciaio ad alto tenore di carbonio è un filamento altamente ferromagnetico, sia prima che dopo la sinterizzazione. Questa qualità può essere utilizzata per la produzione di parti a cui fissare i magneti o come nucleo di elettromagneti.

The Virtual Foundry è stata pioniera nello sviluppo di filamenti metallici per la stampa 3D dopo molti anni di ricerca e sviluppo. Il grande vantaggio competitivo sviluppato è che per ottenere pezzi in metallo puro è necessario solo stampare il pezzo e sinterizzarla in un forno. Altri produttori che hanno cercato di sviluppare filamenti metallici devono eseguire un processo aggiuntivo (prima della sinterizzazione in forno): il debinding, un processo chimico per separare i polimeri leganti dal metallo. Si può quindi concludere che The Virtual Foundry è il pioniere e il punto di riferimento nella stampa 3D FDM in metallo, ottenendo un processo abbastanza semplice con risultati mai visti prima nel mondo della fabbricazione dei metalli.

I filamenti di Virtual Foundry sono attualmente utilizzati da un ampio elenco di settori industriali: produttori di stampanti 3D, innovazione biomedica, sviluppo di motori a reazione, schermatura dalle radiazioni, esplorazione spaziale, energia nucleare, dentale, artisti e design di moda. Un'applicazione degna di nota è la produzione di una punta di trapano ad acqua calda riscaldata internamente per la perforazione in Antartide. Grazie al Filamet™ di ottone è stato possibile produrre con estrema facilità e a basso costo una punta da trapano con una struttura interna estremamente difficile da lavorare o da modellare. Un'altra applicazione degna di nota è la stampa di contenitori per la schermatura delle radiazioni utilizzando il Filamet™ di tungsteno. Tali contenitori sono utilizzati per trasportare farmaci reattivi senza dover ricorrere a contenitori di piombo (tossici). Grazie alla densità del tungsteno, che è 1,6 volte superiore a quella del piombo, questo filamento è ideale per creare qualsiasi tipo di pezzo sostitutivo di quelli realizzati in piombo.

Filamet™ di acciaio ad alto tenuti du carbonio è un filamento composto da metallo di base e da un polimero biodegradabile ed ecologico (PLA). Questo materiale è privo di particelle metalliche esposte e di solventi volatili che possono essere rilasciati durante la stampa. Composto per oltre l'75% da acciaio alto carbonio e per il resto da PLA, questo materiale è estremamente facile da stampare, poiché le sue proprietà di stampa sono simili a quelle del PLA, consentendo a qualsiasi utente di stampanti 3D FDM di creare pezzi con questo filamento, senza la necessità di acquistare costose stampanti 3D FDM industriali in metallo. Il Filamet™ 316L raggiunge proprietà simili a quelle possibili con la tecnologia DMLS, ma con alcune limitazioni. A causa della necessità di sinterizzare i pezzi stampati con questo filamento, dove il PLA viene rimosso, i pezzi presentano porosità, perdita di volume e non isotropia. Le stampanti 3D DMLS possono stampare pezzi completamente solide (simili alla ghisa), con grandi dettagli, altezze di strato di 0,02 mm e senza necessità di post-produzione; l'unico svantaggio rispetto alla stampa 3D FDM Filamet™ è il costo di: materiale, produzione e delle stampanti stesse.

Immagine 2: Modello realizzato con Filamet™ di acciaio ad alto tenuto di carbonio e sinterizzato. Fonte: The Virtual Foundry

A causa dell'elevato contenuto di metallo (oltre 78 %), è necessario posizionare l'ingresso del filamento il più possibile allineato con l'estrusore e utilizzare il FilaWarmer, un riscaldatore attraverso il quale viene introdotto il filamento per eliminarne la curvatura e produrre così il minor attrito possibile nell'estrusore e nell'HotEnd. Una volta stampato il pezzo, è necessario effettuare il processo di sinterizzazione, in ambiente aperto o sotto vuoto o in ambiente inerte, per eliminare il polimero (PLA), tenendo presente che i valori di sinterizzazione devono essere regolati in base alla geometria e al modello di forno. Il prodotto ottenuto è completamente metallico, con le reali proprietà del metallo come la conducibilità elettrica, post-produzzione mediante levigatura e lucidatura o addirittura saldatura; ma con una certa porosità e con una riduzione di volume dovuta alla perdita di PLA. Per saperne di più sull'intero processo di stampa, sinterizzazione e post-produzzione, si consiglia di visitare la sezione "Consigli per l'uso".

Immagine 3: Coni realizzati con Filamet™ di acciaio ad alto tenuto di carbonio con e senza sinterizzazione. Fonte: The Virtual Foundry

Gli utenti che non dispongono di un forno con le caratteristiche necessarie per sinterizzare le parti stampate con Filamet™ in acciaio inossidabile 316L e ottenere le proprietà finali di questo metallo, possono contattarci e valuteremo la loro fattibilità attraverso i nostri collaboratori con la capacità di effettuare la post-produzione necessaria per ottenere il risultato finale desiderato.