Caractéristiques et directives de fabrication des filaments métalliques Filamet™

The Virtual Foundry est une société américaine qui, après des années de recherche, a réussi à développer la gamme de filaments métalliques Filamet™ . Ces filaments, au moyen d'un post-traitement basé sur le frittage , permettent d'obtenir des pièces entièrement métalliques.

De cette façon, The Virtual Foundry est devenu le pionnier et la référence maximale dans l'impression métallique 3D FDM .

Que sont les filaments Filamet™ ?

Les filaments Filamet™ sont composés d'un métal de base et d'un polymère biodégradable et écologique (PLA) . Ces filaments incluent des pourcentages élevés de particules métalliques dans leur composition . Cependant, en utilisant PLA comme liant , ils sont extrêmement faciles à imprimer, car leurs propriétés d'impression sont similaires à celles du PLA, permettant à tout utilisateur d'une imprimante 3D FDM de créer des pièces avec ces filaments.

Vidéo 1 :Qu'est-ce que Filamet ?. Source :La fonderie virtuelle.

La plupart des filaments métalliques sur le marché contenir un pourcentage minimum de particules métalliques, environ 30 %; par conséquent, ils sont généralement développés à des fins décoratives seulement. Cependant, les pièces imprimées avec des filaments Filamet™, une fois frittées ont les propriétés du métal de base correspondant.

Un exemple de ceci serait le filament Filamet™ Cuivre :une pièce imprimée avec Filamet™ Cuivre n'aura pas de propriétés conductrices tant qu'elle n'aura pas été soumise au processus de désintégration.

Image 1 :Cônes en Filamet™ en acier à haute teneur en carbone non fritté et fritté. Source :La fonderie virtuelle.

Le résultat après le frittage de la pièce imprimée en 3D sera une pièce totalement métallique , quelque chose d'impensable jusqu'à présent dans l'impression 3D FDM. Ainsi, avec Filamet™, des propriétés similaires à celles possibles avec la technologie DMLS sont atteintes, mais avec certaines limitations .

En raison de la nécessité de fritter les pièces imprimées avec ce filament, où le PLA est éliminé, les pièces auront :

• Certaine porosité
• Perte de volume
• Non-isotropie

Vidéo 2 :Densité des filaments Filamet. Source :La fonderie virtuelle.

Actuellement, Filamet™ a les filaments suivants :

• Inox 316L - 80 % particules métalliques + 20 % PLA
• Bronze - 80 % particules métalliques + 20 % PLA
• Cuivre - 90 % particules métalliques + 10 % PLA
• Aluminium 6061 - 65 % particules métalliques + 35 % PLA
• Acier à haute teneur en carbone - 75 % particules métalliques + 25 % PLA
• Tungstène - 95 % de particules métalliques + 5 % de PLA

Filamet cuivre Bronze Filamet Filamet acero
inox 316L Filamet
aluminium 6061

Caractéristiques de Filamet™

La densité des filaments Filamet™ est bien supérieure à celle du PLA standard , en raison de la teneur élevée en particules métalliques et de la densité des métaux individuels impliqués.

Lors de l'impression avec des filaments Filamet™, il est recommandé d'utiliser une buse en acier trempé en raison du pourcentage élevé de particules métalliques contenues dans les filaments. De plus, selon le matériau, une buse avec un diamètre de sortie d'au moins 0,6 mm doit être utilisée pour éviter le colmatage. Sauf pour le filament Filamet™ de Tungsten, qui permet l'utilisation d'une buse jusqu'à 0,3 mm de diamètre de sortie; et le filament Filamet™ d'acier à haute teneur en carbone, qui nécessite l'utilisation d'une buse d'au moins 0,8 mm de diamètre de sortie.

Image 2 :Buse en laiton par rapport à l'acier trempé. Source :E3D.

Une autre conséquence de la forte charge en particules métalliques de ces filaments est une plus grande fragilité du filament avant d'être fondu , car ils ont de très faibles pourcentages de polymère liant dans leur composition. Cependant, grâce à la recherche et au développement permanents menés par The Virtual Foundry, cette fragilité est de moins en moins dans ses filaments; comme on peut le voir dans la vidéo suivante :

Vidéo 3 :Fragilité des filaments Filamet. Source :La fonderie virtuelle.

Dans le processus d'impression des filaments Filamet™, il est très important que le filament soit le plus droit possible avant d'entrer dans l'extrudeuse, mais ces filaments présentent une certaine courbure due à l'enroulement. Pour résoudre ce problème, The Virtual Foundry dispose d'un Filawarmer, un appareil formé d'un cylindre qui chauffe le filament et d'un régulateur de température.

Image 3 :Filawarmer placé à l'intérieur d'une bobine de filament. Source :La fonderie virtuelle.

Ce dispositif doit être placé verticalement, à l'intérieur de la bobine, avec l'entrée aussi proche que possible de la bobine de filament et la sortie alignée avec le trou d'entrée de l'extrudeuse. La fonderie virtuelle recommande de suspendre le cylindre chauffant pour permettre à la bobine de tourner librement.

Vidéo 4 :Filawarmer. Source :La fonderie virtuelle.

Au fur et à mesure que le matériau passe à travers le cylindre chauffant, il perd sa courbure et augmente sa flexibilité ; réduire la résistance à la traction pour éviter la casse et faciliter l'impression .

Lors de l'impression avec des filaments Filamet™ leur excellente adhérence à la base doit être pris en compte. Ceci est tel qu'il est recommandé d'utiliser le ruban bleu pour éviter d'endommager la base d'impression lors du retrait des pièces imprimées.

Fritté de Filamet™

Une fois retirées de la base d'empreinte, les pièces doivent être frittées pour obtenir une pièce entièrement métallique. Grâce à ce processus, le PLA qui fait partie du filament est éliminé. Jusqu'à ce que ce processus soit effectué, les pièces n'auront pas les propriétés du métal de base qui compose le filament utilisé.

Vidéo 5 :FAQ Filamet. Source : La fonderie virtuelle.

Frittage est un processus de fabrication de pièces solides à partir d'un objet formé de poudre métallique compactée, auquel un traitement thermique est appliqué à une température inférieure à celle de la fusion, mais suffisamment élevée pour lier les particules métalliques entre elles de manière résistante, résultant en un produit totalement solide bloquer.

Le frittage peut être effectué dans un four à environnement ouvert ou dans un environnement sous vide ou inerte . Dans notre article Comment réaliser des pièces entièrement métalliques avec l'impression FDM, vous pouvez en savoir plus sur le frittage et les différents fours qui peuvent être utilisés pour réaliser ce processus.

Si vous ne disposez pas d'un four répondant aux exigences de frittage de pièces imprimées en 3D avec des filaments Filamet™, vous pouvez nous contacter et nous vous informerons de la faisabilité et des conditions de frittage dans nos installations.

Post-traitement de Filamet™

Une fois que la pièce imprimée en filament a été frittée avec le filament Filamet™, elle peut être post-traitée en ponçant et en polissant les surfaces comme on le ferait avec une pièce métallique. Il est recommandé d'utiliser un papier abrasif à l'eau pour réduire les lignes d'impression et autres petites déformations, et d'utiliser à chaque fois un papier abrasif à grain plus fin.

Enfin, vous pouvez utiliser un outil rotatif avec un disque de polissage et appliquer de la pâte à polir pour obtenir la brillance souhaitée. Selon le métal de base du filament, les pièces issues du frittage peuvent être meulées, lissées à chaud et même soudées.

Les filaments Filamet™ de The Virtual Foundry permettent, pour la première fois, de fabriquer des pièces entièrement métalliques grâce à l'impression 3D FDM, nécessitant un post-traitement relativement simple.

Il s'agit d'une percée très importante et utile pour différents secteurs de l'industrie :fabricants d'imprimantes 3D, innovation biomédicale, développement de moteurs à réaction, protection contre les rayonnements, exploration spatiale, énergie nucléaire, dentaire, artistes ou créateurs de mode.