Il filamento per stampa 3D in metallo della Virtual Foundry
Prefigurando l’espansione della stampa su metallo rilegato di diversi anni, Bradley Woods ha sviluppato l’idea dei filamenti di stampa 3D in metallo nel 2014, quando ha ottenuto il suo primo kit per stampante 3D. Dopo la stampa 3D di parti in plastica, Woods si è reso conto che, affinché la stampa 3D desktop abbia davvero un impatto, avrebbe dovuto essere in grado di affrontare il metallo. Poiché aveva già sviluppato tecniche di scultura utilizzando la metallurgia delle polveri, ha avuto l’idea di filamenti di stampa 3D costituiti da polveri metalliche legate all’interno di una matrice polimerica.
The Virtual Foundry è nato da una campagna Kickstarter del 2015 che ha raccolto il 107% dell’obiettivo previsto , consentendo a Woods di uscire dal suo seminterrato e di entrare in una struttura fornita di attrezzature di produzione commerciale. Nel giro di due anni, la tecnologia di base maturò e la startup era pronta per un presidente che guidasse la nave, a quel punto il presidente Tricia Suess si unì alla compagnia. Abbiamo parlato con Suess e Woods per saperne di più sull’azienda.
“Brad ha iniziato con il rame e ora abbiamo ampliato il nostro stock standard a 14 materiali diversi”, ha detto Suess. “Abbiamo quattro ceramiche, nove metalli, inclusi titanio e alluminio. E poi abbiamo un filamento in fibra di carbonio, che è la nostra speciale miscela di legante con aggiunta di fibra di carbonio. Offriamo anche filamenti personalizzati. Stiamo producendo tutto in 1,75 mm e 2,85 mm e anche in pellet. Brad lavora continuamente per migliorare il processo di produzione e l’usabilità dei filamenti. Negli anni sono diventati più forti e più facili da lavorare. Abbiamo anche continuato a caricare sempre più alti, il che rende la sinterizzazione più facile e si traduce in un prodotto più denso alla fine con un ritiro relativamente piccolo “.
I materiali dell’azienda sono antecedenti alle tecnologie di stampa su metallo rilegato di Markforged e Desktop Metal di due anni, con queste ultime aziende che hanno introdotto le proprie forme di stampa 3D in metallo nel 2017. Sia la Metal X di Markforged che la macchina Studio di Desktop Metal sono sistemi chiusi e dedicati , che offrono i vantaggi di qualcosa di simile a un’esperienza plug-and-play ma non hanno la flessibilità di utilizzare qualsiasi tipo di stampante 3D per la fabbricazione di filamenti fusi. Inoltre, non sono necessarie soluzioni chimiche per decerare le parti stampate con i filamenti The Virtual Foundry, richiedendo solo un forno. Tutto quanto sopra rende The Virtual Foundry più adatto agli ambienti educativi.
Vale la pena notare che, con la stampa di metalli rilegati e con le tecnologie di stampaggio a iniezione di metalli, esiste un compromesso tra densità delle parti e ritiro. Nel caso del rame, la densità massima ottenibile sarebbe di circa 97 densità con un restringimento del 15%, ma il restringimento può essere mantenuto al di sotto del 7% con una porosità del 10-12%.
In alcuni casi, questa porosità può essere un vantaggio, quando le parti sono progettate come filtri, ad esempio, o dove la resistenza della parte non è cruciale. Nonostante questo problema con la stampa di metalli rilegati e lo stampaggio a iniezione di metalli, è possibile fabbricare parti utili. Un esempio di Woods fornito è stato quello di un dispositivo per un processo di lavorazione, che diventa particolarmente caldo quando l’oggetto in lavorazione viene a contatto con la fresa. Per questo motivo, il materiale in fibra di carbonio di The Virtual Foundry è stato utilizzato per la base, mentre il rame è stato utilizzato per l’area che viene a contatto con il pezzo. Grazie a una geometria interna unica, l’acqua può circolare attraverso il componente stampato in 3D per mantenere il pezzo fresco.
Un collimatore per la radiazione dello schermo stampato in 3D utilizzando il filamet di tungsteno di The Virtual Foundry. Immagine per gentile concessione di The Virtual Foundry.
La vasta gamma di materiali che l’azienda offre apre alcune applicazioni uniche. Ad esempio, il tungsteno di The Virtual Foundry, che pesa un po ‘meno di otto grammi per CC, può essere utilizzato come alternativa non tossica al piombo per la schermatura dalle radiazioni e altre parti radiologiche.
Quando si tratta di uso di emergenza, Woods afferma che la società ha riscontrato l’interesse delle forze armate statunitensi:
“Quello che stanno facendo è far cadere questi pod di stampa 3D costruiti all’interno di container di spedizione in un luogo in cui hanno bisogno di parti. Attualmente, lo stanno facendo con la plastica e stanno sperimentando con il nostro prodotto per espandersi in parti metalliche utilizzando lo stesso concetto. Lo fanno anche sulle corazzate, dove hanno diversi problemi. Non possono stampare in 3D con la fusione del letto di polvere, che è il modo in cui la maggior parte del metallo viene stampata in 3D, a causa del movimento della nave. Ma, usando il nostro materiale, con il metallo bloccato in un raccoglitore, non importa. La stessa cosa vale per il funzionamento con poca gravità. La fusione del letto di polvere richiede gravità. Quindi, stiamo facendo esperimenti su quell’estremità dello spettro, anche con un gruppo che mira a stampare strutture sulla luna utilizzando il processo Filamet “.
Molti dei progetti in cui vengono utilizzati i materiali di The Virtual Foundry sono nascosti. Ciò include alcuni lavori che esplorano l’uso del rame per le forniture COVID-19, sfruttando le proprietà antimicrobiche di quel materiale. Oltre alle parti antimicrobiche, non è difficile immaginare alcune situazioni di emergenza in cui la stampa 3D del rame sarebbe molto vantaggiosa.
Quando ho iniziato a recensire il Copper Filamet mi sono subito spuntati un paio di esempi. Una erano le bobine di induzione in rame , un uso sempre più popolare della stampa 3D in rame per l’industria. La stampa 3D potrebbe essere utilizzata per sostituire le bobine di rame per gli strumenti di lavorazione dei metalli. Un uso più quotidiano, tuttavia, sarebbe quello di stampare in 3D una bobina da cucina in rame.
Un disco di alimentazione dell’aria in metallo con prototipi stampati in 3D sviluppati da Madhukar KC in Nepal, con stampa 3D fornita da Field Ready. Il disco di alimentazione dell’aria viene utilizzato per fornire una cottura a legna / combustibile più pulita ed efficiente senza ventilatore o stufa per le persone in Nepal. Immagine per gentile concessione di Field Ready.
In Nepal, la Field Ready senza scopo di lucro ha collaborato con un membro della comunità locale per ripetere il progetto di un piano cottura . Tuttavia, con materiale di rame, potrebbe essere possibile al 3D stampare un piano di cottura stesso. Come ho accennato negli articoli precedenti di questa serie, non ho esperienza con il CAD, tuttavia, sono stato in grado di trovare una forma a spirale 2D online e quindi utilizzare uno strumento online per estruderla in 3D. Stampandolo in 3D e sinterizzandolo, sarebbe possibile avere un piano cottura istantaneo, sotto il quale potrei riscaldare carboni o legna.
La mia SafeKey stampata in 3D, post-sinterizzazione. Realizzato in filamet di rame.
E questo è solo l’inizio con il filamento metallico. Sfortunatamente, la mia SafeKey era troppo porosa per l’uso, ma, con un po ‘di lavoro extra, alcune competenze CAD e una fornace, potevo realizzare oggetti in titanio, nichel, alluminio e altro. Secondo Suess, l’attuale portafoglio di materiali rappresenta solo la punta dell’iceberg:
“Vogliamo espandere assolutamente la nostra banca di materiali per includere più metalli, ma anche per entrare in altri tipi di materiali. Siamo stati contattati per farne uno con le fibre di canapa. Sul tavolo di sviluppo ora c’è un filamento a bolle di vetro ultraleggero che stiamo realizzando con 3M “.
Come descritto sul sito Web dell’azienda , “le bolle di vetro 3M sono microsfere di vetro cavo ad alta resistenza e bassa densità realizzate con vetro borosilicato soda-calcico”. The Virtual Foundry sta lavorando con il gigante della chimica per sviluppare un metodo per la stampa 3D di questo materiale unico, un riempitivo ultraleggero già utilizzato nei settori aerospaziale, automobilistico, energetico e delle costruzioni.
“Quello su cui stiamo lavorando è utilizzato principalmente nella perforazione petrolifera offshore”, ha detto Woods. “Usano bolle di vetro come isolamento sulle tubazioni che scorrono sott’acqua perché sono a bassa densità. Quindi, quando hai finito, puoi stampare qualcosa, bruciare la plastica e finisci con un pezzo di vetro che riesci a malapena a sentire nella tua mano. È incredibilmente, incredibilmente leggero. “
The Virtual Foundry non è l’unico a sviluppare filamenti metallici per la stampa 3D. La più grande azienda chimica del mondo, BASF, aveva sviluppato un materiale in acciaio inossidabile stampabile in 3D . Ciò crea una forte concorrenza e si può immaginare una startup come The Virtual Foundry che viene acquisita dal gigante tedesco. Indipendentemente da ciò che accade esattamente, la startup è solo all’inizio del suo viaggio. Man mano che espande il suo portafoglio di materiali e la tecnologia entra nel mercato, le opzioni per le parti che possono essere stampate in 3D in caso di emergenza aumentano solo.
