布拉德利·伍兹（Bradley Woods）预见了绑定金属打印的几年发展，他在2014年获得了他的第一个青岛3D打印机套件时就提出了金属3D打印灯丝的想法。在对塑料零件进行3D打印服务之后，伍兹意识到，要使桌面3D打印真正发挥作用，就必须能够应对金属。因为他已经在开发使用粉末冶金的雕刻技术，所以他提出了3D打印长丝的想法，该长丝是由粘结在聚合物基质中的金属粉末制成的。
Virtual Foundry诞生于2015年的Kickstarter活动，筹集了其预定目标的107％，使Woods摆脱了地下室，进入拥有商业制造设备的工厂。在不到两年的时间里，基准技术日趋成熟，启动公司已经准备就绪，可以由总裁来领导船，此时总裁Tricia Suess加入了公司。我们与Suess和Woods进行了交谈，以了解有关该公司的更多信息。
Suess说：“ Brad从铜开始，现在我们已将标准库存扩展到14种不同的材料。” “我们有四种陶瓷，九种金属，包括钛和铝。然后我们有一根碳纤维长丝，这是我们的特殊粘合剂混合物，其中添加了碳纤维。我们还提供定制灯丝。我们也将所有产品制成1.75mm和2.85mm以及颗粒状。布拉德不断致力于改善长丝的制造工艺和可用性。多年来，他们变得更强大，更容易工作。我们也一直在承受越来越高的负载，这使得烧结变得更加容易，并且最终使产品致密，收缩率相对较小。”
该公司的材料比Markforged和Desktop Metal的金属印刷技术早了两年，而这些公司在2017年推出了自己的金属3D打印形式。Markforged的Metal X和Desktop Metal的Studio机器都是封闭的专用系统，虽然具有接近即插即用体验的优点，但缺乏使用任何类型的熔融丝制造3D打印机的灵活性。此外，不需要化学溶液就可以解散用Virtual Foundry细丝打印的零件，仅需一个熔炉。以上所有这些使The Virtual Foundry更适合教育环境。
使用来自Virtual Foundry的Steel Filamet打印3D零件。由Sapphire3D触发。图片由Sapphire3D提供。
值得注意的是，在装订金属印刷以及金属注射成型技术中，零件密度和收缩率之间需要权衡取舍。在铜的情况下，可实现的最高密度约为97密度，收缩率为15％，但是在孔隙率为10％至12％的情况下，收缩率可保持在7％以下。
在某些情况下，例如将零件设计为过滤器或零件的强度不是很关键时，这种孔隙率可能是一个优势。尽管绑定金属印刷和金属注射成型存在此问题，但仍可以制造有用的零件。伍兹提供的一个例子是用于加工过程的固定装置，当待加工的物体与磨机接触时，该装置变得特别热。因此，将Virtual Foundry的碳纤维材料用作底座，而将铜用于与零件接触的区域。由于独特的内部几何形状，水可以在3D打印的组件中循环以保持零件凉爽。
使用Virtual Foundry的Tungsten Filamet进行青岛3D打印服务的屏蔽辐射准直仪。图片由The Virtual Foundry提供。
公司提供的各种材料开拓了一些独特的应用领域。例如，虚拟铸造厂的钨，每CC重量不到8克，可以用作无毒替代品，以用作辐射屏蔽和其他放射部件的铅。
谈到紧急使用时，伍兹说，该公司已经引起美国军方的兴趣：
“他们正在做的就是将这些3D打印吊舱放置在运输集装箱内部的需要零件的地方。目前，他们正在使用塑料进行这种加工，并且正在尝试使用相同的概念在我们的产品上扩展金属零件。他们也在战舰上这样做，那里有几个问题。他们无法通过粉末床融合进行3D打印，这是由于船的移动而导致大多数金属进行3D打印的方式。但是，使用我们的材料并将金属锁定在活页夹中没关系。在很少的重力作用下也是如此。粉末床融合需要重力。因此，我们正在光谱的这一端进行实验，还有一个小组旨在使用Filamet工艺在月球上打印结构。”
正在使用Virtual Foundry的材料的许多项目都处于保密状态。这包括开展一些工作，探索利用铜作为COVID-19耗材的方法，利用该材料的抗菌特性。除了抗菌部件外，不难想象3D打印铜将在某些紧急情况下具有很大的优势。
当我开始审查Copper Filamet时，立即出现了几个例子。一种是铜感应线圈，这是工业上越来越流行的铜3D打印用途。3D打印可以用来代替金属加工工具的铜线圈。但是，更多的报价用途是3D打印铜炉灶线圈。
由尼泊尔Madhukar KC开发的带有3D打印原型的金属空气供应盘，由Field Ready提供3D打印。供气盘用于为尼泊尔人民提供更清洁，更有效的木材/燃料烹饪方法，而无需使用风扇或火炉。图片由Field Ready提供。
在尼泊尔，非营利组织Field Ready与当地社区成员合作，迭代了炉灶设计。但是，使用铜材料，可以对3D炉灶本身进行3D打印服务。正如我在本系列以前的文章中提到的那样，我对CAD没有经验，但是我能够在线找到2D螺旋形状，然后使用在线工具将其拉伸为3D。通过3D打印并烧结，可以有一个即时炉灶，在此炉灶下我可以加热煤或木材。
我的3D打印SafeKey，烧结后。由铜丝制成。
那仅仅是金属丝的开始。不幸的是，我的SafeKey的孔太小，无法使用，但是，通过做一些额外的工作，一些CAD专业知识和一个熔炉，我可以用钛，镍，铝等制成物体。根据Suess的说法，当前的材料组合仅代表冰山一角：
“我们希望绝对扩展我们的材料库，以包含更多金属，同时也涉足其他类型的材料。我们被告知可能使用大麻纤维制造一种。现在正在开发桌上的是我们用3M制造的超轻型玻璃气泡丝。”
如公司网站上所述，“ 3M玻璃气泡是由钠钙硼硅酸盐玻璃制成的高强度，低密度中空玻璃微球。” Virtual Foundry正在与化学巨头合作开发一种3D打印这种独特材料的方法，这种材料是一种已经在航空航天，汽车，能源和建筑行业中使用的超轻型填料。
伍兹说：“我们正在研究的主要用于海上石油钻探。” 他们使用玻璃气泡作为在水下运行的管道的绝缘材料，因为它密度低。因此，完成后，您可以打印一些东西，烧掉塑料，然后用玻璃杯缠绕起来，几乎看不到手中的玻璃。它的重量令人难以置信，重量轻。”
Virtual Foundry并不是唯一一种用于3D打印的显影金属丝。世界上最大的化工公司巴斯夫（BASF）已开发出3D可打印不锈钢材料。这导致了激烈的竞争，人们可以想象像The Virtual Foundry这样的初创公司被德国巨头收购。不管发生了什么，初创公司都只是开始旅程。随着它扩大材料范围和技术进入市场，在紧急情况下可以3D打印的零件的选择只会增加。