Características y pautas de fabricación de los filamentos metálicos Filamet™

The Virtual Foundry es una empresa americana que, tras años de investigación, ha conseguido desarrollar la gama de filamentos metálicos Filamet™ . Estos filamentos, mediante un post-procesado basado en sinterización , permiten obtener piezas totalmente metálicas.

De esta manera, The Virtual Foundry se ha convertido en pionera y máxima referencia en impresión 3D FDM metalizada .

¿Qué son los filamentos Filamet™?

Los filamentos Filamet™ están compuestos por un metal base y un polímero biodegradable y ecológico (PLA) . Estos filamentos incluyen altos porcentajes de partículas metálicas en su composición . Sin embargo, al usar PLA como aglutinante , son extremadamente fáciles de imprimir, ya que sus propiedades de impresión son similares a las del PLA, lo que permite a cualquier usuario de una impresora 3D FDM crear piezas con estos filamentos.

Video 1:¿Qué es Filamet?. Fuente:La Fundición Virtual.

La mayoría de los filamentos metálicos del mercado contener un porcentaje mínimo de partículas metálicas, en torno al 30%; por lo tanto, generalmente se desarrollan con fines decorativos solamente. No obstante, las piezas impresas con filamentos Filamet™, una vez sinterizadas tienen las propiedades del metal base correspondiente.

Un ejemplo de esto sería el filamento Filamet™ Cobre:​​Una pieza impresa con Filamet™ Cobre no tendrá propiedades conductoras hasta que haya sido sometida al proceso de desinterización.

Imagen 1:Conos fabricados en Filamet™ fabricados en acero de alto carbono sin sinterizar y sinterizado. Fuente:La Fundición Virtual.

El resultado tras el sinterizado de la pieza impresa en 3D será una pieza totalmente metálica , algo impensable hasta ahora dentro de la impresión 3D FDM. Así, con Filamet™ se consiguen propiedades similares a las posibles con la tecnología DMLS, pero con ciertas limitaciones .

Debido a la necesidad de sinterizar las piezas impresas con este filamento, donde se elimina el PLA, las piezas tendrán:

• Cierta porosidad
• Pérdida de volumen
• No isotropía

Video 2:Densidad de filamentos Filamet. Fuente:La Fundición Virtual.

Actualmente, Filamet™ tiene los siguientes filamentos:

• Acero inoxidable 316L - 80 % partículas metálicas + 20 % PLA
• Bronce - 80 % partículas metálicas + 20 % PLA
• Cobre - 90 % partículas metálicas + 10 % PLA
• Aluminio 6061 - 65 % partículas metálicas + 35 % PLA
• Acero de alto carbono - 75 % partículas metálicas + 25 % PLA
• Tungsteno - 95 % partículas metálicas + 5 % PLA

Filamet cobre Filamet bronce Filamet acero
inox 316L Filamet
aluminio 6061

Características de Filamet™

La densidad de los filamentos Filamet™ es muy superior a la del PLA estándar , debido al alto contenido de partículas metálicas y la densidad de los metales individuales involucrados.

Al imprimir con filamentos Filamet™, se recomienda utilizar una boquilla de acero endurecido debido al alto porcentaje de partículas metálicas que contienen los filamentos. Además, dependiendo del material, se debe utilizar una boquilla con un diámetro de salida de al menos 0,6 mm para evitar obstrucciones. Excepto el filamento Filamet™ de Tungsteno, que permite el uso de una boquilla de hasta 0,3 mm de diámetro de salida; y el filamento Filamet™ de High Carbon Steel, que requiere el uso de una boquilla de al menos 0,8 mm de diámetro de salida.

Imagen 2:Boquilla de cobre amarillo contra acero endurecido. Fuente:E3D.

Otra consecuencia de la alta carga de partículas metálicas de estos filamentos es una mayor fragilidad del filamento antes de ser fundido , ya que tienen porcentajes muy pequeños de polímero aglutinante en su composición. Sin embargo, gracias a la permanente investigación y desarrollo que lleva a cabo The Virtual Foundry, esta fragilidad es cada vez menor en sus filamentos; como se puede ver en el siguiente video:

Video 3:Fragilidad de los filamentos de Filamet. Fuente:La Fundición Virtual.

En el proceso de impresión de filamentos Filamet™, es muy importante que el filamento esté lo más recto posible antes de entrar en la extrusora, pero estos filamentos tienen cierta curvatura debido al bobinado. Para solucionar esto, The Virtual Foundry cuenta con un Filawarmer, un dispositivo formado por un cilindro que calienta el filamento y un controlador de temperatura.

Imagen 3:Filawarmer colocado dentro de una bobina de filamento. Fuente:La Fundición Virtual.

Este dispositivo debe colocarse verticalmente, dentro de la bobina, con la entrada lo más cerca posible de la bobina de filamento y la salida alineada con el orificio de entrada de la extrusora. Virtual Foundry recomienda colgar el cilindro de calentamiento para permitir que la bobina gire libremente.

Video 4:Filawarmer. Fuente:La Fundición Virtual.

A medida que el material pasa por el cilindro calefactor, pierde su curvatura y aumenta su flexibilidad;reduciendo la resistencia a la tracción para evitar roturas y facilitar la impresión .

Al imprimir con filamentos Filamet™ su excelente adherencia a la base debe ser tomado en cuenta. Esto es tal que se recomienda usar Blue Tape para evitar dañar la base de impresión al retirar las piezas impresas.

Sinterizado de Filamet™

Una vez retiradas de la base de impresión, las piezas deben sinterizarse para obtener una pieza totalmente metálica. Mediante este proceso se elimina el PLA que forma parte del filamento. Hasta que no se lleve a cabo este proceso, las piezas no tendrán las propiedades del metal base que compone el filamento utilizado.

Video 5:Preguntas frecuentes Filamet. Fuente: La fundición virtual.

Sinterizado es un proceso de fabricación de piezas sólidas a partir de un objeto formado por polvo de metal compactado, al que se le aplica un tratamiento térmico a una temperatura inferior a la de fusión, pero lo suficientemente alta como para unir las partículas de metal de manera resistente, dando como resultado un producto totalmente sólido bloquear.

La sinterización se puede realizar en un horno de ambiente abierto o en vacío o ambiente inerte . En nuestro post Cómo conseguir piezas totalmente metálicas con impresión FDM puedes ver más sobre la sinterización y los diferentes hornos que se pueden utilizar para llevar a cabo este proceso.

Si no dispone de un horno que cumpla con los requisitos para la sinterización de piezas impresas en 3D con filamentos Filamet™, puede ponerse en contacto con nosotros y le informaremos sobre la viabilidad y condiciones de sinterización en nuestras instalaciones.

Posprocesamiento de Filamet™

Una vez sinterizada la pieza con filamento impreso con el filamento Filamet™, se puede postprocesar lijando y puliendo las superficies como se haría con una pieza metálica. Se recomienda utilizar una lija al agua para reducir las líneas de impresión y otras pequeñas deformaciones, y utilizar cada vez una lija de grano más fino.

Por último, puede utilizar una herramienta giratoria con disco de pulir y aplicar pasta de pulir para obtener el brillo deseado. Dependiendo del metal base del filamento, las partes resultantes de la sinterización pueden ser rectificadas, alisadas con calor e incluso soldadas.

Los filamentos Filamet™ de The Virtual Foundry permiten, por primera vez, fabricar piezas completamente metálicas mediante impresión 3D FDM, requiriendo un postprocesado relativamente sencillo.

Este es un avance muy importante y útil para diferentes sectores de la industria:fabricantes de impresoras 3D, innovación biomédica, desarrollo de motores a reacción, blindaje contra la radiación, exploración espacial, energía nuclear, odontología, artistas o diseño de moda.