Filamento Rapid 3DShield Tungsten TVF

Rapid 3DShield Tungsten de The Virtual Foundry (TVF) é um filamento inovador composto por 91-93 % 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.

Imagem 1: Colimador feito com tungstênio sinterizado. Fonte: The Virtual Foundry

O tungsténio é um metal de grande densidade, grande dureza, com o maior ponto de fusão (3422 ºC) de todos os metais e o maior ponto de ebulição (5930 ºC) de todos os materiais. Este conjunto de propriedades, fazem com que o tungsténio seja ideal para a fabricação de filamentos de lustres incandescentes, resistências elétricas, elétrodos de soldaduras e outros elementos submetidos a altas temperaturas de funcionamento. Graças à sua estrutura molecular compacta (BCC), o tungsténio é ideal para a fabricação de escudos, tanto em forma de barra como em forma de ferro, contra todo o tipo de radiação (gama e raios de neutrões), com um poder de proteção superior ao chumbo, sem produzir a típica toxicidade que liberta este metal pesado. O setor militar emprega em grande parte este material desde a Segunda Guerra Mundial devido à sua grande densidade e dureza, propriedades ideais para fabricar blindagens para veículos (terrestres e aéreos) e pontas de projéteis que são destinados a atacar tanques e aviões. As suas aplicações não terminam aqui, ligas de tungsténio são empregues comummente em ferramentas de corte a elevada velocidade, pontas de canetas, canos fluorescentes, elementos de joalharia e massas cerâmicas.

Rapid 3DShield Tungsten conta com a maior densidade de todos os filamentos existentes, inclusive superior ao GMass™, o que permite realizar peças até 4 vezes mais pesadas que com materiais convencionais (PLA ou ABS). O tungsténio, apesar de pertencer ao grupo dos metais pesados, como o chumbo, é totalmente seguro e não tóxico, podendo empregar e armazenar este filamento com total normalidade, sem a necessidade de nenhuma equipa especial de segurança.

Uma aplicação destacável de Rapid 3DShield Tungsten (sem sinterizar) é a impressão de recipientes para o blindagem de radiação (150 kva). Este tipo de recipientes são empregues para transportar medicamentos radiativos 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.

Ao igual que com todos os filamentos metálicos Filamet™, à hora de imprimir Rapid 3DShield Tungsten o utente deve ter em conta que deve utilizar um nozzle de aço inoxidável, mas por causa da alta densidade do tungsténio se pode utilizar um diâmetro de nozzle até 0.3 mm, diâmetro que permite realizar peças com sumo detalhe.

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 (150 kva), 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.

Rapid 3DShield Tungsten 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 91-93 % de tungstênio 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 Rapid 3DShield Tungsten 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.

Imagem 2: Peça de precisão fabricada com Rapid 3DShield Tungsten sem sinterizar. Fonte: The Virtual Foundry

Devido ao seu grande conteúdo de metal (91-93 %), 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".

Os utentes que não dispõem de um forno com as propriedades necessárias para realizar o sinterizado das peças impressas com o Rapid 3DShield Tungsten 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.