Echte Metallteile per FDM: Filamet™ & Sintern – Der komplette Guide

Bild 1: Modell aus Filamet™ High Carbon Steel, gesintert. Quelle: The Virtual Foundry.

The Virtual Foundry (TVF) ist ein US-Unternehmen (Wisconsin) aus Metallguss-Experten, das seit 2014 Filamente und Zubehör für metallischen FDM-Druck entwickelt. Anfangs Filamente mit hohem Messing-, Kupfer- oder Bronzeanteil, doch nach dem Sintern fehlten die Metalleigenschaften. Per Kickstarter finanziert, evolveden sie die Filamente zu reinen Metalleigenschaften nach dem Sintern und erweiterten das Sortiment (316L Edelstahl, High Carbon Iron, 6061 Aluminium, Wolfram). Alle Filamet™-Filamente bestehen aus Basismetall + biologisch abbaubarem PLA-Polymer. Frei von freien Metallpartikeln und flüchtigen Lösungsmitteln. Druckverhalten wie PLA – jeder FDM-Drucker kann sie verarbeiten, ohne teure Industriemetalldrucker.

Hauptvorteil: Eigenschaften ähnlich DMLS (Metal Laser Sintering), aber mit Einschränkungen. Durch Sintern (PLA-Entfernung) entstehen Porosität, Volumenschwund und Anisotropie. DMLS druckt vollmassive Teile (wie Guss), hohe Detailauflösung, Schichthöhe 0,02 mm, keine Nachbearbeitung – Nachteil: hohe Material-, Maschinen- und Fertigungskosten.

Bild 2: Kegel aus ungesintertem & gesintertem Filamet™ Bronze. Quelle: The Virtual Foundry.

Um ein vollständig metallisches Teil zu erhalten, muss der Druck gesintert werden. Sintern = Festigung von komprimiertem Metallpulver durch Wärmebehandlung unter dem Schmelzpunkt, sodass sich Metallpartikel fest verbinden → massiver Block. Nach Filamet™-Druck entfernt Sintern den PLA-Anteil. Sintern möglich in offener Atmosphäre oder Vakuum/Inertgas.

Sintern in offener Atmosphäre

Benötigt: Kokosnussschalen-Kohle (Sinterkohle), feuerfester Tiegel (Tiegel) und Al₂O₃-Feuerfestpulver. Prozess:

1. Grobe Kanten des Teils schleifen.
2. Tiegel mit Feuerfestpulver füllen, oben Freiraum lassen.
3. Werkstück in Pulver einbetten, ≥15 mm Abstand zu Wänden/Boden/Deckel. Pulver nicht verdichten.
4. Je nach Material: Freiraum mit Sinterkohle füllen oder Tiegel direkt in Ofen stellen.

Bild 3: Sinterprozess. Quelle: The Virtual Foundry.

Sintern in Vakuum / Inertgas

Benötigt: Tiegel und Feuerfestpulver. Werkstück in Tiegel legen, mit Pulver bedecken (≥10 mm Abstand zu Wänden). Tiegel in Ofen.

TVF empfiehlt folgende Maximaltemperaturen (für beide Atmosphären):

Tabelle 1: Materialien & maximale Sinertemperaturen.

Zeiten & Temperaturen sind Richtwerte – Abweichungen je nach Ofenmodell etc. möglich. Nicht gelistete Filamet™-Sorten sind experimentell, keine Sinerdaten verfügbar.

Kein passender Ofen? Kontaktieren Sie uns – wir prüfen Machbarkeit & Konditionen für Sintern in unseren Anlagen.

Nach dem Sintern (offen oder Vakuum/Inert) erhält man vollmetallische Teile mit echten Metalleigenschaften: elektrische Leitfähigkeit, nachbearbeitbar durch Schleifen/Polieren, schweißbar – aber mit Porosität und Volumenreduktion durch PLA-Verlust. Mechanische Endprodukteigenschaften hängen direkt von der Haltezeit bei Sinertemperatur ab. Pulverig/brüchig → Sinterzeit zu kurz. Runzlige Oberfläche → übersintert.

Filamet Kupfer Filamet Bronze Filamet Edelstahl 316L Filamet Aluminium 6061

Nachbearbeitung: Schleifen & Polieren

Gesinterte Teile können wie Metall geschliffen/poliert werden – mit Besonderheiten. Mit Wasserschleifpapier lassen sich Drucklinien & kleine Verformungen beseitigen (lose Partikel haften durch Reibungswärme in Poren). Bei Trockenschleifpapier oder 3M-Radialscheiben: Start mit Korn 120 (80 bei 3M), empfindliche Bereiche (Kanten) schonen. Ganze Fläche schleifen, dann nächstfeineres Korn – 6–7 Schritte (4 bei 3M). Vor Endpolitur 3000er Korn für Vorglanz. Nach Reinigung mit Flanell: Polieren. TVF empfiehlt Rotierwerkzeug mit Polierscheibe & Polierwachs – schneller, effizienter. Wenig Wachs auf Scheibe, gleichmäßige Bewegungen, Überhitzung vermeiden (Verformungsgefahr). Zusätzlich können Filamet™-Teile zerspant, geschmolzen, geschweißt und durch Wärmebehandlung geglättet werden.

Bild 4: Polierter Kupferbehälter. Quelle: The Virtual Foundry.

Fazit: Mit TVF-Metallfilamenten hat der FDM-Druck die letzten Branchen erobert – besonders industrielle Zweige.