Filamet™ Metallfilamente: Eigenschaften & Fertigungsrichtlinien für fortgeschrittenen FDM-Metalldruck

The Virtual Foundry (USA) hat nach jahrelanger Forschung die Filamet™-Metallfilament-Reihe entwickelt. Durch Sintern als Nachbearbeitung entstehen vollmetallische Bauteile.

Damit ist The Virtual Foundry Pionier und Referenz im 3D-FDM-Metalldruck.

Was sind Filamet™-Filamente?

Filamet™-Filamente bestehen aus Basismetall + biologisch abbaubarem, ökologischem Polymer (PLA) als Bindemittel. Sie enthalten sehr hohe Metallpartikelanteile. Durch PLA-Binder extrem einfach zu drucken – Druckeigenschaften ähnlich PLA, jeder FDM-Druckernutzer kann Metallteile erstellen.

Die meisten Metallfilamente am Markt enthalten nur ~30 % Metallpartikel – nur dekorativ. Filamet™-gedruckte, gesinterte Teile hingegen haben die Eigenschaften des Basismetalls.

Beispiel: Filamet™ Kupfer – leitfähig erst nach Sintern.

Nach dem Sintern: vollmetallisches Bauteil – bei FDM bisher undenkbar. Filamet™ erreicht Eigenschaften ähnlich DMLS, aber mit Einschränkungen.

Durch Sintern (PLA-Entfernung) ergeben sich:

• Gewisse Porosität
• Volumenverlust
• Nicht-Isotropie

Aktuelles Filamet™-Sortiment:

• Edelstahl 316 L – 80 % Metall + 20 % PLA
• Bronze – 80 % Metall + 20 % PLA
• Kupfer – 90 % Metall + 10 % PLA
• 6061 Aluminium – 65 % Metall + 35 % PLA
• Hochkohlenstoffstahl – 75 % Metall + 25 % PLA
• Wolfram – 95 % Metall + 5 % PLA

Eigenschaften von Filamet™

Dichte weit über Standard-PLA – hoher Metallpartikelanteil und Metallspezifische Dichte.

Empfohlen: gehärtete Stahldüse (hoher Metallpartikelanteil). Je nach Material Düse ≥ 0,6 mm gegen Verstopfung. Ausnahmen: Wolfram (bis 0,3 mm), Hochkohlenstoffstahl (≥ 0,8 mm).

Hohe Metallpartikellast = höhere Filamentbrüchigkeit vor dem Schmelzen (geringer Bindemittelanteil). Durch kontinuierliche F&E von The Virtual Foundry nimmt Brüchigkeit aber ab.

Wichtig: Filament soll so gerade wie möglich in den Extruder laufen, hat aber Wicklungskrümmung. Lösung: Filawarmer – beheizter Zylinder mit Temperaturregler, in die Spule gehängt.

Vertikal in der Spule montieren, Einlass nah an Spule, Auslass ausgerichtet auf Extrudereingang. Spule soll frei drehen können.

Im Heizzylinder verliert Filament Krümmung, gewinnt Flexibilität – Zugspannung sinkt, Bruchgefahr minimiert, Druck erleichtert.

Beachten: Exzellente Haftung auf Bauplatte – Blue Tape empfohlen zum Schutz der Platte bei Teileentnahme.

Sintern von Filamet™

Nach Entnahme von der Bauplatte müssen Teile gesintert werden für Vollmetall. Dabei wird PLA entfernt. Vor dem Sintern keine Basismetall-Eigenschaften.

Sintern: Festkörperherstellung aus komprimiertem Metallpulver durch Wärmebehandlung unter Schmelztemperatur, aber heiß genug für festen Metallpartikelverbund – resultiert in massivem Block.

Sintern möglich in Luft-, Vakuum- oder Inertgasofen. Details zu Sintern und Ofentypen in unserem Beitrag „Vollmetallteile mit FDM-Druck“.

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

Nachbearbeitung von Filamet™

Nach Sintern: Schleifen und Polieren wie bei Metallbauteilen. Nassschleifpapier empfohlen (reduziert Drucklinien, Verformungen), zunehmend feinere Körnung. Abschließend: Rotierwerkzeug mit Polierscheibe + Polierpaste für gewünschten Glanz.

Je nach Basismetall: Schleifen, Wärmeglätten, sogar Schweißen möglich.

Filamet™ von The Virtual Foundry ermöglicht erstmals vollmetallische Bauteile per FDM-3D-Druck mit relativ simpler Nachbearbeitung.

Wichtiger Durchbruch für: 3D-Druckerhersteller, Biomedizin, Strahltriebwerksentwicklung, Strahlenschutz, Raumfahrt, Kernenergie, Dental, Kunst, Modedesign.