Filamet™ cobre
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Filamet cobre

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Filamet™ de cobre de The Virtual Foundry (TVF) é um filamento inovador composto por 90% de metal e o resto por PLA. 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.

Navios impressos com cobre FilametImagem 1: Navios feitos de cobre não sinterizado, depois de debindings e finalmente sinterizados. Fonte: The Virtual Foundry

O cobre foi um dos primeiros metais utilizados na pré-história ao se encontrar com facilidade na natureza e ser fácil de trabalhar. Caracteriza-se pela sua cor avermelhada, a sua brilho, mas sobretudo, por ser um dos melhores condutores da eletricidade, sendo um valor tão alto que se atribuiu como valor máximo da referência da condutividade elétrica (IACS). O cobre mostra grande ductilidade e maleabilidade, facilidade para a laminação e forja-a, e inclusive facilidade para ser soldado. Este metal é empregado em aplicações de condutividade elétrica (cablado, equipas elétricas ou circuitos integrados), elementos dissipadores e resistentes à corrosão (travões, buchas ou catenárias), produtos para o transporte de água (encanamentos) e antigamente para a fabricação de elementos decorativos e moedas. Visto a infinidade de aplicações nas que está presente o cobre, não é estranho que seja o terceiro metal mais consumido a nível mundial.

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 cobre é um filamento 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 90% de cobre 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™ cobre 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 cobre e sinterizado

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

Devido ao seu grande conteúdo de metal (90%), é necessário colocar a entrada do filamento o mais alinhado possível com o extrusor e empregar FilaWarmer, um aquecedor pelo qual se introduz o filamento para eliminar a sua curvatura e que dessa maneira se produza o menor rozamento possível no extrusor e HotEnd. 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™ cobre não sinterizadoCone feito com Filamet™ cobre sinterizado

Imagem 3: Cones fabricados com Filamet™ de cobre 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 cobre 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 4.5 g/cm³
Diâmetro filamento 1.75 / 2.85 mm
Longitude filamento (Ø 1.75 mm - 0.5 kg) ± 47 m / (Ø 2.85 mm - 0.5 kg) ± 17 m
Quantidade de enchimento (volume) 66 %
Quantidade de enchimento (massa) 89 %

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 inoxidável
Diâmetro recomendado do nozzle Min. 0.6 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 fusão 1083 ºC
Temperatura de amolecimento 55 ºC
Temperatura do FilaWarmer 45 ºC

Propriedades específicas

Proteção contra a radiação (sem sinterizar)

Propriedades de sinterização

Recipiente Cadinho refractário
Pó refractário Alumina
Temperatura máxima 1074 ºC

Outras

HS Code 7406.1
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

Materiais necessários:

  • Forno metalúrgico.
  • Cadinho refractário
  • Pó refractário
  • Carvão de Sinter

PASSO 1: Colocação da peça

  1. Encher o cadinho com pó refractário deixando 25 mm livres na superfície do cadinho.
  2. Mergulhar a peça de trabalho no pó refractário assegurando de deixar um espaço de pelo menos 15 mm entre a superfície da peça de trabalho e as paredes e partes superior e inferior do cadinho. O pó refractário não deve ser compactado.
  3. Colocar o cadinho no forno.

PASSO 2: Debind Térmico.

  1. Aqueça a uma taxa de 55,6 ºC/h até atingir 482 ºC.
  2. Manter a 482 °C durante 4 horas.
  3. Deixar arrefecer até à temperatura ambiente.
  4. Desligue o forno e desligue-o para desligar a corrente.
  5. Retirar a peça e o pó refractário do cadinho.

PASSO 3: Preparação para a sinterização

  1. Encher o cadinho com pó refractário deixando 25 mm livres na superfície do cadinho.
  2. Mergulhar a peça no pó refractário, certificando-se de deixar uma folga de pelo menos 15 mm entre a superfície da peça e as paredes e o topo e fundo do cadinho. Não compactar o pó refractário.
  3. Cobrir a superfície com 25 mm de carvão de sinterização. Se possível, colocar uma tampa no cadinho (sem o selar, é utilizado para preservar o carvão sinterizado).
  4. Devolver o cadinho à fornalha.

PASSO 4: Sinterização

    1. Aqueça a uma taxa de 111,1 ºC/h até atingir 1052 ºC.
    2. Manter a 1052 ºC durante 5 horas*.

    PASSO 5: Refrigeração

    1. 2. Deixar arrefecer até à temperatura ambiente.
    * Tempo recomendado para um cubo de até 50mm. Para peças maiores, será necessário aumentar o tempo.

    Propriedades destacadas

    Temperatura de impressão
    205 - 215 ºC
    Diâmetro filamento
    1.75 / 2.85 mm
    Densidade
    4,5 g/cm³

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