Tecnologia Hyper Core: Alta Velocidade com Filamentos Reforçados

A tecnologia Hyper FFF® da Raise3D é um sistema completo de impressão 3D de alta velocidade que combina melhorias de hardware, software e materiais especializados para aumentar a produtividade sem comprometer a qualidade. Nesse contexto, surgiu a linha de filamentos Hyper Core, uma nova geração de materiais compostos reforçados (com fibras de carbono ou vidro) projetados especificamente para impressão rápida com Hyper FFF. Os filamentos Hyper Core apresentam uma distribuição otimizada de fibras: concentram as fibras em um núcleo interno termicamente condutor coberto por uma camada externa de polímero puro. Esse design acelera a fusão do filamento e mantém o exterior livre de fibras salientes.

Imagem 1: Seção transversal mostrando as camadas do filamento Hypercore. Fonte: Raise3D

Vantagens em relação aos filamentos reforçados tradicionais

Imprimir em alta velocidade com filamentos compostos convencionais apresenta desafios significativos. Nos filamentos reforçados padrão, a viscosidade de fusão aumenta consideravelmente, dificultando a extrusão e limitando a velocidade prática. Além disso, ocorre o fenômeno do “núcleo frio”, em que a camada externa do filamento se funde antes do interior, deixando um núcleo não fundido e resultando em baixa adesão entre camadas. Isso reduz a resistência mecânica e acelera o desgaste do bico devido às fibras abrasivas expostas.

A tecnologia Hyper Core mitiga esses problemas por meio de seu design inovador: concentrando as fibras no núcleo interno e mantendo o perímetro externo de polímero puro, alcança-se alta condutividade térmica interna. Durante a extrusão em alta velocidade, o núcleo rico em fibras acelera a fusão completa do filamento e retém calor residual, promovendo uma soldagem mais uniforme entre camadas. Como resultado, as peças impressas ganham resistência no eixo Z e melhor qualidade superficial. Ao mesmo tempo, sem fibras abrasivas na superfície, o desgaste do bico diminui e a superfície do objeto permanece lisa. Em conjunto, o Hyper Core permite imprimir mais rápido e com melhor desempenho mecânico que os compostos tradicionais.

• Melhor fluxo em alta velocidade: a distribuição otimizada de fibras e a matriz termoplástica externa reduzem a viscosidade do fundido, permitindo velocidades de impressão muito maiores sem entupimentos.
• Adesão entre camadas superior: o calor retido no núcleo interno facilita a cura do material entre camadas, aumentando a resistência no eixo Z.
• Maior resistência e rigidez no eixo Z: o conteúdo de fibras alinhadas no núcleo reforça a estrutura vertical da peça. Módulos elásticos elevados foram medidos (por exemplo, ~6,6 GPa em PPA GF25) e alta resistência à tração.
• Redução do desgaste do bico: a camada externa pura protege o bico de contato direto com as fibras, reduzindo o desgaste.
• Peças livres de deformações: a construção especial e a estabilidade do material reduzem o warping em comparação com filamentos reforçados convencionais.
• Acabamento superficial melhorado: a superfície das peças impressas fica lisa e pronta para pós-processamento (lixamento, alisamento a vapor) sem fibras salientes.

Imagem 2: Tabela comparativa entre materiais Hypercore e tradicionais. Fonte: Raise3D

Materiais Hyper Core disponíveis

A família Hyper Core inclui vários filamentos reforçados voltados a diferentes aplicações industriais. Todos estão disponíveis no filament2print e formulados para serem compatíveis com Hyper FFF®. Entre os principais destacam-se:

• Hyper Core PPA CF25: filamento PPA (polímero de alto desempenho) reforçado com 25% de fibra de carbono. Oferece alta rigidez e resistência mecânica, ideal para peças que devem suportar cargas significativas. As fibras de carbono aumentam a resistência à tração e a estabilidade térmica, permitindo trabalhar em altas temperaturas sem degradação do material. Ótimo para aplicações finais exigentes, como componentes estruturais de máquinas e moldes leves.
• Hyper Core PPA GF25: filamento PPA reforçado com 25% de fibra de vidro. Possui rigidez e resistência térmica similares ao CF25, mas com maior resistência ao impacto e menor propensão a deformação (warp). O alto conteúdo de fibra de vidro (6,6 GPa de módulo elástico e ~189 °C de resistência térmica) garante estabilidade dimensional em aplicações sujeitas a vibrações ou impactos. Recomendado para peças estruturais em setores como automotivo, aeroespacial e manufatura avançada.
• Hyper Core ABS CF15: filamento ABS (terpolímero de engenharia ABS) reforçado com 15% de fibra de carbono. Combina a tenacidade e processabilidade do ABS com rigidez adicional das fibras, produzindo peças duráveis e leves. Herda resistência ao impacto, estabilidade química e baixa absorção de umidade do ABS, enquanto a distribuição especial de fibras melhora a resistência no eixo Z e prolonga a vida útil do bico. Adequado para produção em série e protótipos funcionais que exigem boa combinação de propriedades mecânicas e custo controlado.

Em geral, todos os filamentos Hyper Core são projetados para aplicações industriais de alto desempenho, onde é necessário imprimir peças resistentes em altas velocidades sem comprometer a qualidade.

Impressoras Raise3D compatíveis com Hyper Core

Para aproveitar os filamentos Hyper Core, é necessário hardware projetado para altas velocidades e resistência ao material. Atualmente, os modelos Raise3D compatíveis incluem:

• Raise3D Pro3 HS Series – Impressora de dupla extrusão de alta velocidade (até 300 mm/s) pronta para Hyper FFF.
• Raise3D Pro3 Series com Hyper Speed Upgrade Kit – Modelos Pro3 padrão aprimorados com o kit de atualização que ativa impressão ultrarrápida.
• Raise3D RMF500 – Impressora industrial de grande formato e dupla extrusão, projetada especificamente para filamentos reforçados (compatibilidade com perfis Hyper Core).

Esses equipamentos possuem extrusores reforçados e controle térmico avançado para lidar com altas temperaturas e tensões de extrusão dos materiais Hyper Core.

Aplicações industriais reais

Os filamentos Hyper Core foram adotados em diversos setores industriais, onde a velocidade de fabricação e a robustez das peças são críticas. Entre as aplicações destacadas estão:

Imagem 3: Materiais Hypercore já são utilizados em automotivo e outras indústrias. Fonte: Raise3D

Automotivo: Produção de componentes funcionais resistentes e leves. Por exemplo, coletor de admissão, polias de correia e peças aerodinâmicas da carroceria (splitters, difusores) produzidas em plástico reforçado. Também são impressos elementos estruturais internos e externos (estruturas de assentos, mecanismos de portas) e partes de sistemas de refrigeração (turbinas de ventilador, reservatórios de fluidos), aproveitando a boa estabilidade térmica dos Hyper Core. Essas peças melhoram a relação força/peso do veículo e permitem iterar rapidamente designs funcionais.

Aeroespacial: Produção de peças para cabine e fuselagem que exigem alta resistência térmica e mecânica. Por exemplo, botões, fechos de compartimentos de bagagem, ancoragens de assentos ou coberturas leves para antenas/sensores. Também são impressos componentes de HVAC (dutos e grelhas) e suportes internos, que devem suportar variações de pressão e temperatura. A rápida produção com Hyper Core facilita prototipagem rápida e produção de pequenos lotes de peças personalizadas.

Manufatura avançada: Produção de jigs, fixtures e ferramentas industriais, bem como protótipos funcionais. Graças à alta resistência e precisão dimensional, os Hyper Core permitem fabricar ferramentas personalizadas (guias, gabaritos) e peças finais para teste em setores como máquinas industriais, elétrica e dispositivos robustos.

Essas aplicações reais demonstram a capacidade dos filamentos Hyper Core de atender a requisitos exigentes em setores como automotivo, aeroespacial, máquinas ou eletrônica de alto padrão, oferecendo alta velocidade de impressão sem comprometer o desempenho.

Comparação com filamentos compostos convencionais

A seguir, uma tabela resumida comparando as principais características dos filamentos Hyper Core com filamentos reforçados convencionais:

Essa comparação ilustra que os Hyper Core permitem imprimir mais rápido, com melhor coesão entre camadas, maior rigidez e acabamento superficial aprimorado, exigindo impressoras mais especializadas.

Vídeo 1: Impressão em alta velocidade com filamento Hypercore ABS CF15. Fonte: Raise3D