Metallfilamente:Filamet und Ultrafuse

Seit einiger Zeit sind Metallfilamente für den FDM-3D-Druck auf dem Markt zu finden, aber sie sind nicht alle gleich. Was sind die Unterschiede zwischen ihnen?

Um diese Frage zu beantworten, der Unterschied zwischen metallisch gefärbten Filamenten und metallisch gefüllten Filamenten muss berücksichtigt werden. Erstere enthalten eine geringe Menge metallischer Partikel (5 % - 40 %), um ein metallisches Aussehen zu verleihen, die ausschließlich wegen ihrer ästhetischen Eigenschaften verwendet werden. Je höher der Partikelanteil, desto besser die Simulation des jeweiligen metallischen Werkstoffs.

Bei metallgefüllten Filamenten ist die Metallpartikelbeladung in der Regel sehr hoch (über 80 %) und es ist möglich, 3D-gedruckte Teile einem Sinterprozess zu unterziehen wodurch das bindende Polymer entfernt wird, was zu 100 % zu Metallteilen führt.

Derzeit sind BASF und The Virtual Foundry zwei der bekanntesten Hersteller, die solche Materialien anbieten, mit denen Ganzmetallteile mithilfe des FDM-3D-Drucks und eines Sinterverfahrens hergestellt werden können

BASF bietet Ultrafuse an Filamente, einschließlich Ultrafuse 316 L und Ultrafuse 17-4 PH.

Die virtuelle Gießerei andererseits hat eine große Anzahl von Metallfäden entwickelt unter Filamet Namen wie:Filamet Edelstahl 316L, Filamet Bronze, Filamet Kupfer, Filamet Aluminium 6061, Filamet Kohlenstoffstahl, Filamet Wolfram, Filamet Inconel 718-34 oder Filamet Titan 64-5.

Kompatibilität mit FDM-3D-Druckern

Eines der Hauptmerkmale von Metallfilamenten ist, dass Sie keine industrielle FDM-3D-Druckausrüstung oder sogar eine professionelle benötigen. Metallfilamente wie Ultrafuse oder Filamet zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf nahezu jedem FDM-3D-Drucker auf dem Markt 3D-gedruckt werden können

Aufgrund der hohen Metallbelastung dieser Filamente muss eine Düse aus gehärtetem Stahl verwendet werden, um den Abrieb des Filaments zu verringern. Die Druck- und Heizbetttemperaturen variieren je nach Hersteller und Material, überschreiten jedoch nicht 245 °C Drucktemperatur und 120 °C für das Heizbett.

Bild 1:Verschleiß der Messingdüse gegenüber gehärtetem Stahl. Quelle:E3D.

Im Fall von Ultrafuse von Basf Filamente bietet die Art des Filaments eine gewisse Flexibilität und ist nicht sehr spröde, wodurch es sehr leicht zu bedrucken ist.

Filamet der Virtuellen Gießerei Filamente bestehen aus einem hohen Anteil an metallischem Füllstoff und PLA als bindendem Polymer. Abhängig vom Metall- und Füllstoffanteil des Materials können Filamet-Filamente etwas spröde sein und auf einigen 3D-Druckern schwierig zu drucken sein, da das Filament von der Stelle, an der die Spule platziert wird, zum Extruder führt. Dies ist jedoch kein Problem, da The Virtual Foundry Filawarmer entwickelt hat, ein Gerät, das sicherstellt, dass das Filament vor dem Drucken vollständig gerade ist Beseitigung der Krümmung der Wicklung und Erzielung eines optimalen 3D-Drucks des Materials.

Video 1:Filawarmer-Installation. Quelle:The Virtual Foundry.

Maßschrumpfung

Metallfilamente erfordern eine Sinter-Nachbearbeitung um das Bindungspolymer vom Filament zu entfernen , was zu Ganzmetallteilen führt.

Da es sich um einen Prozess handelt, bei dem Material entfernt wird, muss berücksichtigt werden, dass die Abmessungen der resultierenden Teile gegenüber den ursprünglichen Abmessungen gewisse Abweichungen aufweisen. Das heißt, die Teile schrumpfen während des Sinterprozesses je nach Material mehr oder weniger stark und die Marke des Filaments.

Dies ist zweifellos eine Schwierigkeit bei der Herstellung von Funktionsteilen, bei denen Maßhaltigkeit Priorität hat. Es ist jedoch möglich, den Schrumpfungsfaktor zu finden und die CAD-Modelle zu skalieren, um die gewünschten dimensionalen Ergebnisse zu erhalten.

Hier, Ultrafuse und Filamet Materialien haben einige Unterschiede. Ultrafuse-Filamente haben einen Schrumpfbereich von 16–17 % in der XY-Achse und 19–20 % in der Z-Achse, verglichen mit einer Schrumpfung von 7–10 % bei Filamet-Filamenten.

Im Fall von Filamet haben die Endteile eine Dichte von 80-85 %, obwohl die Teile länger gesintert werden können, was eine höhere Dichte und eine höhere Schwindung im Vergleich zu den Originalteilen bedeuten würde.

Für Ultrafuse, BASF bietet eine umfassende Bedienungsanleitung mit Informationen zu Toleranzen, Schrumpfung und Skalierung, empfohlenen Wandstärken usw., die sehr nützlich sein können

Video 2:Ultrafuse-Designleitfaden. Quelle:BASF.

Sinterprozess

Die für Ultrafuse- und Filamet-Filamente entwickelten Sinterprozesse weisen gewisse Unterschiede auf.

BASF verwendet in Ultrafuse-Filamenten ein spezifisches Bindemittelpolymer, das vor dem Sinterprozess katalytisch entbindert werden muss, sodass die Nachbearbeitung als etwas komplexer angesehen werden kann als bei Filamet-Filamenten. Allerdings gibt es innerhalb der Filamet-Filamente einige, die noch einen experimentellen Sinterprozess haben, der keinerlei Garantie in Bezug auf die Ergebnisse bietet.

Außerdem stellen die meisten Filamet-Filamente weniger Anforderungen an Sintereinrichtungen, da die meisten von ihnen in einem Ofen mit offener Umgebung gesintert werden können.

Bild 2:Filamet-Informationstabelle. Quelle:The Virtual Foundry.

A priori kann die Verwendung dieser Filamente gewisse Zweifel und Schwierigkeiten aufwerfen, insbesondere wenn der Benutzer nicht über die Mittel verfügt, um das Sintern der Materialien durchzuführen. Allerdings bieten beide Hersteller diesbezüglich Lösungen an. BASF hat einen eigenen Sinterservice, während Benutzer, die mit Filamet-Filamenten arbeiten möchten, sich an uns wenden können, um die Machbarkeit ihrer Projekte zu prüfen und die notwendige Nachbearbeitung durchzuführen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Bild 3:Sinterservice der BASF.

Schlussfolgerungen

Filamets Sortiment an Metallfilamenten ist zweifellos das umfangreichste auf dem Markt. The Virtual Foundry war der erste Hersteller, der sinterbare Metallfilamente auf den Markt brachte und hat eine breite Palette von Materialien entwickelt, die für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind

Die Ultrafuse filament range ist derzeit spezialisiert auf die Entwicklung von Edelstahlfilamenten, obwohl diese für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden können wie Werkzeuge, Vorrichtungen, Kleinserienfertigung, Funktionsteile und Prototypen.

Beim 3D-Druck erfordern Filamet-Filamente eine niedrigere Druck- und Betttemperatur als Ultrafuse-Filamente obwohl einige Filamet-Materialien die Verwendung eines externen Geräts erfordern s wie Filawarmer um ein optimales Ergebnis zu gewährleisten.

Ultrafuse-Filamente ermöglichen die Verwendung von Düsen mit kleinerem Austrittsdurchmesser während für Filamet-Filamente eine 0,6-mm-Düse erforderlich ist, mit Ausnahme von Filamet Tungsten.

Was den Sinterprozess betrifft , die Nachbearbeitung zu denen Filamet Metallfäden unterzogen werden muss, ist einfacher und erfordert in vielen Fällen keinen Ofen mit Schutzatmosphäre, sodass es relativ einfach sein kann, über die erforderlichen Einrichtungen und Maschinen zum Sintern von 3D-gedruckten Teilen mit Filamet zu verfügen. Wenn der Benutzer außerdem nicht über die erforderlichen Einrichtungen oder Kenntnisse verfügt, um das Sintern durchzuführen, kann er sich an uns wenden. Andererseits befinden sich einige der Filamet-Filamente in der Experimentierphase daher gibt es keine Garantien bezüglich des Sinterns dieser Materialien.

Im Fall von Ultrafuse , müssen mit diesen Filamenten 3D-gedruckte Teile einer etwas komplexeren Nachbearbeitung unterzogen werden obwohl BASF einen umfassenden Leitfaden mit relevanten Informationen darüber anbietet, wie man mit Ultrafuse-Filamenten optimale Ergebnisse erzielt. Darüber hinaus bietet BASF einen Entbinderungs- und Sinterservice von ELNIK an, der auf dem Kauf von Gutscheinen basiert, die den Entbinderungs- und Sinterprozess abdecken , sowie Versand und Rücksendung der Teile.

Zweifellos sind Metallfilamente innovative Materialien, die es Benutzern von FDM-3D-Druckern ermöglichen, Ganzmetallteile für eine Vielzahl von Anwendungen herzustellen. Mit Ultrafuse und Filamet , können Benutzer das Material finden, das ihren Anforderungen am besten entspricht.