Filamento Rapid 3DShield Tungsten TVF

Rapid 3Dshield Tungsten da The Virtual Foundy (TVF) è un filamento innovativo composto da 91 – 93 % di metallo e il resto da PLA. 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: Collimatore in tungsteno no sinterizzato. Fonte: The Virtual Foundry

Il tungsteno è un metallo di elevata densità, durezza, ha il maggiore punto di fusione (3422 ºC) di tutti i materiali e il maggiore punto di ebollizione (5930 ºC) di tutti i materiali. Questo insieme di proprietà rendono il tungstene ideale per la realizzazione di filamenti per lampade ad incandescenza, resistenze elettriche, elettrodi di saldatura e altri elementi sottoposti a temperature di esercizio elevate. Grazie alla sua struttra molecolare compatta (BCC), il tungsteno è ideale per la realizzazione di schermi, sia in barre che in lastre, contro tutti i tipi di radiazioni (gamma e raggi di neutroni), con un potere schermante superiore a quellao del piombo, senza produrre la tipica tossicità rilasciata da questo metallo pesante. Il settore militare utilizza molto questo materiale dalla Seconda Guerra Mondiale, per la sua elevata densità e durezza, proprietà ideali per la realizzazione di schermi per veicoli (terrestri e aerei) e punte di proiettili destinati ad attaccare carri armati e aerei. Le sue applizazioni non finiscono qui, le leghe di tungsteno soono comunmente utilizzate in utensili da taglio ad alta velocità, punte di penne, tubi fluorescenti, gioelli e paste ceramiche.

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.

Un'importante applicazione del Rapid 3DShield Tungsten (non sinterizzato) è la stampa di contenitori per la schermatura delle radiazioni (150 kva). Tali contenitori sono utilizzati per trasportare medicinali radioattivi senza dover utilizzare 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.

Come per tutti i filamenti metallici Filamet™, quando si stampa Rapid 3DShield Tungsten l'utente deve tenere conto del fatto che è necessario utilizzare un nozzle di acciaio inossidabile, ma grazie all'alta densità del tungsteno, è possibile utilizzare un nozzle di diametro fino a 0,3 mm, che consente di produrre pezzi con grandi dettagli.

La Virtual Foundry è stata pioniera nello sviluppo di filamenti metalolici per la stampa 3D dopo molti anni di ricerca e sviluppo. Il grande vantaggio competitivo sviluppato e 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 (150 kva), 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.

Rapid 3Dshield Tungsten 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 il 91-95 % da tungstene 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: Pezzo di precisione realizzato con Filamet™ di tungstene senza sinterizzazione. Fonte: The Virtual Foundry

A causa dell'elevato contenuto di metallo (91 – 93 %), è necessario posizionare l'ingresso del filamento il più possibile allineato con l'estrusore. 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".

Gli utenti che non dispongono di un forno con le caratteristiche necessarie per sinterizzare i pezzi stampati con Rapid 3Dshield Tungsten 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.