Comparatif filaments métalliques : Filamet vs Ultrafuse – Caractéristiques, performances, cas d'usage

Depuis un moment, on trouve des filaments métalliques pour impression FDM, mais ils ne se valent pas. Quelles différences ?

Il faut distinguer les filaments aspect métallique et les filaments chargés en métal. Les premiers contiennent une faible quantité de particules métalliques (5-40 %) pour l'apparence, utilisés uniquement pour leurs propriétés esthétiques. Plus le pourcentage est élevé, meilleure est la simulation.

Pour les filaments chargés en métal, le taux de remplissage est très élevé (généralement > 80 %) et il est possible de soumettre les pièces imprimées à un frittage qui élimine le polymère liant, donnant des pièces 100 % métalliques.

Aujourd'hui, BASF et The Virtual Foundry sont deux fabricants reconnus proposant de tels matériaux pour fabriquer des pièces tout-métal par impression FDM + frittage.

• BASF propose les filaments Ultrafuse : Ultrafuse 316L et Ultrafuse 17-4 PH.
• The Virtual Foundry a développé de nombreux filaments métalliques sous le nom Filamet : Inox 316L, Bronze, Cuivre, Aluminium 6061, Acier haute teneur en carbone, Tungstène, Inconel 718-34, Titane 64-5.

Compatibilité imprimantes FDM

Point clé : pas besoin d'imprimante FDM industrielle, ni même professionnelle. Les filaments métalliques type Ultrafuse ou Filamet s'impriment sur presque toutes les imprimantes FDM du marché.

Du fait de leur forte charge métallique, une buse en acier trempé est indispensable pour réduire l'usure. Températures d'impression et de plateau variables selon fabricant/matériau, mais n'excédant pas 245 °C (buse) et 120 °C (plateau).

Les filaments Ultrafuse de BASF offrent une certaine flexibilité et sont peu cassants, les rendant très faciles à imprimer.

Les filaments Filamet de The Virtual Foundry combinent haute charge métallique et PLA comme liant. Selon le métal et le taux de remplissage, ils peuvent être un peu cassants, et difficiles à imprimer sur certaines machines à cause du chemin du filament (bobine vers extrudeur). Solution : le Filawarmer, dispositif qui redresse le filament avant impression, éliminant la courbure de l'enroulement pour une impression optimale.

Retrait dimensionnel (shrinkage)

Les filaments métalliques nécessitent un post-traitement par frittage pour éliminer le polymère liant, donnant des pièces tout-métal.

Comme ce processus retire de la matière, les dimensions des pièces finales varient par rapport aux cotes initiales : retrait plus ou moins important selon le matériau et la marque.

C'est une difficulté pour pièces fonctionnelles où la précision dimensionnelle est prioritaire. Mais on peut trouver le facteur de retrait et mettre à l'échelle les modèles CAO pour obtenir les cotes souhaitées.

Différences entre Ultrafuse et Filamet :

• Ultrafuse : retrait 16-17 % (axes XY) et 19-20 % (axe Z).
• Filamet : retrait 7-10 %.

Pour Filamet, densité finale 80-85 % ; frittage plus long = densité plus élevée mais retrait plus important.

Pour Ultrafuse, BASF fournit un guide utilisateur complet avec infos sur tolérances, retrait, mise à l'échelle, épaisseurs de paroi recommandées, etc.

Processus de frittage

Les processus de frittage pour Ultrafuse et Filamet diffèrent.

BASF utilise un polymère liant spécifique dans Ultrafuse nécessitant un déliantage catalytique avant frittage : post-traitement plus complexe que pour Filamet. Cependant, certains Filamet ont encore un processus de frittage expérimental, sans garantie de résultats.

De plus, la plupart des Filamet ont moins d'exigences côté équipement de frittage : beaucoup peuvent être frittés dans un four à atmosphère ouverte.

L'usage de ces filaments peut soulever des doutes, surtout sans moyens de frittage. Mais les deux fabricants proposent des solutions. BASF a son propre service de frittage ; pour Filamet, on peut nous contacter pour évaluer la faisabilité et réaliser le post-traitement nécessaire.

Conclusions

• La gamme Filamet est la plus large du marché. The Virtual Foundry a été le premier à lancer des filaments métalliques frittables et a développé une large gamme pour de multiples applications.
• Ultrafuse se spécialise actuellement dans les filaments acier inoxydable, utilisables pour de nombreuses applications : outillage, guides/fixations, petites séries, pièces fonctionnelles, prototypes.
• Impression : Filamet nécessite températures buse/plateau plus basses qu'Ultrafuse, mais certains Filamet requièrent des dispositifs externes (Filawarmer) pour un résultat optimal.
• Ultrafuse permet buses de diamètre de sortie plus petit ; Filamet impose buse 0,6 mm (sauf Filamet Tungstène).
• Frittage : post-traitement Filamet plus simple, souvent sans four à atmosphère inerte, donc plus accessible. Si pas d'équipement/connaissances, contactez-nous. Attention : certains Filamet sont en phase expérimentale (pas de garantie).
• Ultrafuse : post-traitement plus complexe, mais BASF fournit un guide complet pour résultats optimaux. BASF propose aussi un service déliantage+frittage via ELNIK, basé sur l'achat de bons couvrant le processus et l'expédition retour.

Sans conteste, les filaments métalliques sont des matériaux innovants permettant aux utilisateurs d'imprimantes FDM de fabriquer des pièces tout-métal pour diverses applications. Avec Ultrafuse et Filamet, chacun trouve le matériau adapté à ses besoins.