Filamet™ de aço alto carbono
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Filamet aço alto carbono

HIGH-CARBON-TVF-175-500
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Filamet™ de aço alto carbono de The Virtual Foundry (TVF) é um filamento inovador composto por mais de 75 % de metal e o resto por PLA que pode ser sinterizado. The Virtual Foundry é uma empresa americana formada por grandes experientes no setor do metal fundido, que trabalham constantemente desde 2014 para melhorar e fazer crescer a sua gama de filamentos e acessórios para a impressão 3D FDM de metal. Os seus produtos estão orientados a resolver e simplificar problemas através de inovadores materiais metálicos para impressoras 3D FDM de qualquer tipo.

Engrenagem de aço alto carbono sem sinterização

Imagem 1: Engrenagem de aço alto carbono sem sinterização. Fonte: The Virtual Foundry

O aço com alto conteúdo em carbono é uma liga formada por ferro e uma percentagem de carbono, até o 2 %, que lhe contribui dureza e alta resistência, sacrificando vantagens típicas do aço, como facilidade à união por soldadura. Os aços ao carbono designam-se desse modo para diferenciar dos aços inoxidáveis e os aços aleados. O aço é um metal empregado em uma infinidade de aplicações graças à sua facilidade de obtenção da matéria prima, fácil elaboração e grande conhecimento de liga e conformado. Isto se reflete, em que qualquer tipo de indústria aposta em fabricar os seus produtos com aço, sobretudo esses componentes expostos a um grande stress mecânico. Para obteraços com alto conteúdo em carbono é necessário submeter ao aço a um tratamento térmico para conseguir de 0.3 % a 1.7 % em peso de carbono. Este processo é delicado devido ao aparecimento de impurezas que reduzem a qualidade do aço, sendo necessário alear o metal com outros elementos. Embora pareça um processo complexo e pouco produtivo, o aço alto carbono é indispensável para a fabricação de produtos necessários a nível industrial e doméstico: núcleos de electroíman, ferramentas, objetos de corte, resortes, arames de alta resistência, etc.

Filamet™ aço alto carbono é um filamento altamente ferromagnético, em igual medida antes como após ser sinterizado. Esta qualidade pode ser empregada para fabricar peçasàs que se devam aderir ímanes ou como núcleo de electroíman.

The Virtual Foundry foi a empresa pioneira em desenvolver os filamentos metálicos para impressão 3D após muitos anos de investigação e desenvolvimento. A grande vantagem competitiva desarrolhado é que para obter as peças metálicas puras só é necessário imprimir a peça e sinterizarla em um forno. Outros fabricantes que trataram de desenvolver filamentos metálicos precisam fazer um processo mais (prévio ao sinterizado no forno) que é o debinding que consiste em um processo químico para separar os polímeros aglutinantes do metal.  Por tanto, pode-se concluir que The Virtual Foundry é o pioneiro e o referente na impressão 3D FDM metálica, ao obter um processo mediamente singelo com uns resultados nunca vistos até o momento no mundo da fabricação metálica.

Atualmente, uma grande lista de setores da indústria estão a empregar os filamentos de The Virtual Foundry: fabricantes de impressoras 3D, inovação biomédica, desenvolvimento de motores a reação, blindagem de radiação, exploração espacial, energia nuclear, dental, artistas ou desenho de moda. Uma aplicação destacável é a fabricação de uma broca com aquecimento interno por água quente, para perfuração na antártica. Com o Filamet™ de cobre fabricou-se com soma facilidade e a um baixo custo, uma broca com estrutura interna extremamente difícil de mecanizar ou moldar. Outra aplicação destacável é a impressão de recipientes para o blindagem de radiação com o Filamet™ de tungsténio. Este tipo de recipientes são empregues para transportar medicamentos reativos sem ter que recorrer a recipientes de chumbo (tóxicos). Graças à densidade do tungsténio, 1.6 superior ao chumbo, este filamento é ideal para criar qualquer tipo de peça substitutiva às fabricadas com chumbo.

Filamet™ de aço alto carbono é um filamento, que pode ser sinterizado, formado por metal baseie e um polímero biodegradável e ecológico (PLA). Este material está isento de partículas metálicas expostas e de dissolventes voláteis que podem libertar durante a impressão. Formado por mais de 75 % de aço alto carbono e o resto por PLA, este material é sumamente singelo de imprimir, já que as suas propriedades de impressão são similares às do PLA, o que permite a qualquer utente de uma impressora 3D FDM criar peças com este filamento, sem a necessidade de adquirir caríssimas impressoras 3D FDM industriais de metal. Com Filamet™ 316L conseguem-se propriedades similares às possíveis com a tecnologia DMLS mas com certas limitações. Devido à necessidade de sinterizar as peças impressas com este filamento, onde se elimina o PLA, as peças apresentam porosidade, perda de volume e não isotropia. As impressoras 3D DMLS conseguem imprimir peças totalmente maciças (similar à fundição), com grande detalhe, alturas de capa de 0.02 mm e sem a necessidade de pós-processado, sendo a única desvantagem em frente à impressão 3D FDM de Filamet™ o custo de: material, fabricação e as próprias impressoras.

Modelo fabricado com Filamet™ de aço alto carbono e sinterizado

Imagem 2: Modelo fabricado com Filamet™ de aço alto carbono e sinterizado. Fonte: The Virtual Foundry

Devido ao seu grande conteúdo de metal (78 %), é necessário colocar a entrada do filamento o mais alinhado possível com o extrusor. Uma vez impressa uma peça é necessário realizar o processo de sinterizado, em meio aberto ou em meio ao vazio ou inerte, para eliminar o polímero (PLA), tendo em conta que os valores de sinterizado se devem ajustar em função da geometria e modelo de forno. O produto que se obtém é totalmente metálico, com as propriedades reais do metal como condutividade elétrica, pós-processado por lixado e polido ou inclusive união por soldadura; mas com certa porosidade e com uma redução do volume devido à perda do PLA. Para saber mais sobretudo o processo de impressão, sinterizado e pós-processado deve visitar o apartado de "Conselhos de Uso".

Cone feito com Filamet™ de aço alto carbono não sinterizadoCone feito com Filamet™ de aço alto carbono sinterizado

Imagem 3: Cones fabricados com Filamet™ de aço alto carbono sem sinterizar e sinterizado. Fonte: The Virtual Foundry

Os utentes que não dispõem de um forno com as propriedades necessárias para realizar o sinterizado das peças impressas com o Filamet™ de aço alto carbono e conseguir as propriedades finais deste metal, podem pôr-se em contacto connosco e valorizaremos a sua viabilidade mediante os nossos colaboradores com capacidade de realizar o pós-processado necessário para obter o resultado final desejado.

Informação geral

Fabricante The Virtual Foundry
Material Metal + aglutinante
Formato 500 g
Densidade 2 g/cm³
Diâmetro filamento 1.75 / 2.85 mm
Longitude filamento (Ø 1.75 mm - 0.5 kg) ± 100 m / (Ø 2.85 mm - 0.5 kg) ± 37 m
Quantidade de enchimento (volume) 66 %
Quantidade de enchimento (massa) 78 %

Propriedades de impressão

Temperatura de impressão 205 - 215 ºC
Temperatura cama de impressão 50 ºC
Velocidade de impressão recomendada 30 mm/s
Bocal recomendado Aço Temperado
Diâmetro recomendado do nozzle Min. 0.8 mm

Propriedades mecânicas

Alongamento ao rompimento - %
Resistência à tração - MPa
Módulo de tração - MPa
Resistência à flexão - MPa
Módulo de flexão - MPa
Dureza da superfície -

Propriedades térmicas

Temperatura de amolecimento 80 ºC

Propriedades de sinterização

Pó refractário -
Temperatura máxima - ºC

Propriedades específicas

Proteção contra a radiação (sem sinterizar)

Outras

HS Code 7205.29
Diâmetro bobina (exterior) 300 mm
Diâmetro bobina (interior) 65 mm
Largo bobina 55 mm

DICAS DE IMPRESSÃO

Devido à elevada quantidade de metal, o filamento pode ser quebrado mais facilmente do que um filamento PLA convencional. Para evitar a quebra durante a impressão, recomenda-se a utilização do Filawarmer, um acessório que pré-aqueça o filamento antes da impressão para reduzir a sua fragilidade e aumentar a sua maleabilidade.

É necessário utilizar um bocal endurecido de pelo menos 0,6 mm de diâmetro para evitar o encravamento.

No que diz respeito ao enchimento, a quantidade média recomendada é de 30-70%, mas depende em grande medida do tipo de peça que o utilizador pretende obter e se a peça vai ser sinterizada ou não. Para obter informações mais pormenorizadas, veja este vídeo:

Vídeo 1: O enchimento recomendado para os materiais TVF. Fonte: TVF.

Recomenda-se imprimir sobre uma base de vidro e usar um adesivo como o Magigoo. Não é possível imprimir directamente sobre bases PEI, pois a peça poderia ser soldada à base e a base ficaria danificada. Se tiver uma base PEI, recomendamos a aplicação de uma camada de Blue Tape.

Recomenda-se a impressão a baixas velocidades até 30 mm/s.

PROCESSO DE SINTERIZAÇÃO

Este filamento encontra-se numa fase experimental, pelo que ainda não está disponível um procedimento de sinterização optimizado.

Propriedades destacadas

Temperatura de impressão
205 - 215 ºC
Diâmetro filamento
1.75 / 2.85 mm
Densidade
2 g/cm³

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