Filaments métalliques :Filamet et Ultrafuse

Depuis quelques temps, il est possible de trouver sur le marché des filaments métalliques pour l'impression 3D FDM, mais ce ne sont pas tous les mêmes. Quelles sont les différences entre eux ?

Pour répondre à cette question, la différence entre les filaments colorés métalliques et les filaments chargés métalliques doivent être pris en compte. Les premiers contiennent une petite quantité de particules métalliques (5 % - 40 %) pour donner un aspect métallique, utilisés uniquement pour leurs propriétés esthétiques. Plus le pourcentage de particules est élevé, meilleure est la simulation du matériau métallique en question.

Dans le cas des filaments chargés de métal, la charge de particules métalliques est généralement très élevée (plus de 80 %) et il est possible de soumettre les pièces imprimées en 3D à un processus de frittage où le polymère de liaison est retiré, ce qui donne des pièces 100 % métalliques.

Actuellement, BASF et The Virtual Foundry sont deux des fabricants les plus connus proposant de tels matériaux avec lesquels fabriquer des pièces entièrement métalliques à l'aide de l'impression 3D FDM et d'un processus de frittage.

BASF propose Ultrafuse filaments, y compris Ultrafuse 316 L et Ultrafuse 17-4 PH.

La fonderie virtuelle, d'autre part, a développé ungrand nombre de filaments métalliques sous le Filamet nom, tels que :Filamet Acier Inoxydable 316L, Filamet Bronze, Filamet Cuivre, Filamet Aluminium 6061, Filamet Acier à Haute Teneur en Carbone, Filamet Tungstène, Filamet Inconel 718-34 ou Filamet Titane 64-5.

Compatibilité avec les imprimantes 3D FDM

L'une des principales caractéristiques du filament métallique est que vous n'avez pas besoin d'équipement d'impression 3D FDM industriel, ni même professionnel. Les filaments métalliques tels que Ultrafuse ou Filamet sont caractérisés par le fait qu'ils peuvent être imprimés en 3D sur presque toutes les imprimantes 3D FDM du marché.

En raison de la charge élevée de métal de ces filaments, une buse en acier trempé doit être utilisée pour réduire l'abrasion du filament. Les températures d'impression et du lit chaud varient selon le fabricant et le matériau, mais ne dépassent pas 245 °C pour la température d'impression et 120 °C pour le lit chaud.

Image 1 :Usure de la buse en laiton par rapport à l'acier trempé. Source :E3D.

Dans le cas de l'Ultrafuse de Basf filaments, la nature du filament offre une certaine flexibilité et n'est pas très cassant, ce qui le rend très facile à imprimer.

Le Filamet de la Fonderie Virtuelle les filaments sont composés d'un pourcentage élevé de charge métallique et de PLA comme polymère liant. Selon le pourcentage de métal et de charge du matériau, les filaments Filamet peuvent être quelque peu cassants et peuvent être difficiles à imprimer sur certaines imprimantes 3D en raison du chemin que le filament doit emprunter entre l'endroit où la bobine est placée et l'extrudeuse. Cependant, ce n'est pas un problème, car The Virtual Foundry a développé Filawarmer, un dispositif qui assure que le filament est complètement droit avant l'impression, éliminant la courbure de l'enroulement et obtenant une impression 3D optimale du matériau.

Vidéo 1 :Installation du Filawarmer. Source :La fonderie virtuelle.

Retrait dimensionnel

Les filaments métalliques nécessitent un post-traitement de frittage pour retirer le polymère de liaison du filament , résultant en des pièces entièrement métalliques.

Comme il s'agit d'un processus d'enlèvement de matière, il faut tenir compte du fait que les dimensions des pièces résultantes auront certaines variations par rapport aux mesures d'origine. C'est-à-dire que les pièces subiront un retrait plus ou moins important lors du processus de frittage en fonction du matériau et la marque du filament.

C'est sans aucun doute une difficulté lors de la fabrication de pièces fonctionnelles où la précision dimensionnelle est une priorité. Cependant, il est possible de trouver le facteur de retrait et de mettre à l'échelle les modèles CAO pour obtenir les résultats dimensionnels souhaités.

Ici, Ultrafuse et Filamet les matériaux ont quelques différences. Les filaments Ultrafuse ont une plage de rétrécissement de 16 à 17 % sur l'axe XY et de 19 à 20 % sur l'axe Z, par rapport à un rétrécissement de 7 à 10 % pour les filaments Filamet.

Dans le cas de Filamet, les pièces finales ont une densité de 80-85 %, bien que les pièces puissent être frittées plus longtemps, ce qui impliquerait une densité plus élevée et un retrait plus élevé par rapport aux pièces d'origine.

Pour Ultrafuse, BASF propose un guide de l'utilisateur complet comprenant des informations sur les tolérances, le rétrécissement et la mise à l'échelle, l'épaisseur de paroi recommandée, etc., ce qui peut être très utile.

Vidéo 2 :Guide de conception Ultrafuse. Source :BASF.

Processus de frittage

Les procédés de frittage développés pour les filaments Ultrafuse et Filamet présentent certaines différences entre eux.

BASF utilise un polymère liant spécifique dans les filaments Ultrafuse qui nécessite un déliantage catalytique avant le processus de frittage, de sorte que le post-traitement peut être considéré comme un peu plus complexe que pour les filaments Filamet. Cependant, parmi les filaments Filamet, certains ont encore un processus de frittage expérimental, qui n'offre aucune garantie en termes de résultats.

De plus, la plupart des filaments Filamet ont moins d'exigences en termes d'installations de frittage, car la plupart d'entre eux peuvent être frittés dans un four à environnement ouvert.

Image 2 :Tableau d'informations Filamet. Source :La fonderie virtuelle.

A priori, l'utilisation de ces filamètres peut soulever certains doutes et difficultés, notamment si l'utilisateur n'a pas les moyens de réaliser le frittage des matériaux. Cependant, les deux fabricants proposent des solutions à cet égard. BASF dispose de son propre service de frittage, tandis que les utilisateurs qui souhaitent travailler avec les filaments Filamet peuvent nous contacter pour évaluer la faisabilité de leurs projets et effectuer le post-traitement nécessaire pour obtenir le résultat souhaité.

Image 3 :Service de frittage de BASF.

Conclusion

La gamme de filaments métalliques Filamet est sans aucun doute la plus large du marché. The Virtual Foundry a été le premier fabricant à lancer des filaments métalliques frittables sur le marché et a développé une large gamme de matériaux adaptés à une multitude d'applications.

L'Ultrafusible gamme de filaments actuellement se spécialise dans le développement de filaments en acier inoxydable, bien qu'ils puissent être utilisés pour une large gamme d'applications tels que l'outillage, les gabarits et les montages, la production en petite série, les pièces fonctionnelles et les prototypes.

En ce qui concerne l'impression 3D, les filaments Filamet nécessitent une température d'impression et de lit inférieure à celle des filaments Ultrafuse, bien que certains matériaux Filamet nécessitent l'utilisation d'un appareil externe s tels que Filawarmer pour assurer un résultat optimal.

Les filaments ultrafusibles permettent l'utilisation de buses de diamètre de sortie plus petit, tandis que les filaments Filamet nécessitent l'utilisation d'une buse de 0,6 mm, à l'exception de Filamet Tungsten.

Quant au processus de frittage , le post-traitement auquel les filaments métalliques Filamet doit être soumis est plus simple et, dans de nombreux cas, ne nécessite pas l'utilisation d'un four à atmosphère inhérente, il peut donc être relativement facile de disposer des installations et des machines nécessaires pour fritter des pièces imprimées en 3D avec Filamet. De plus, si l'utilisateur ne dispose pas des installations ou des connaissances nécessaires pour effectuer le frittage, il peut nous contacter. D'autre part, certains des filaments Filamet sont en phase expérimentale, il n'y a donc aucune garantie concernant le frittage de ces matériaux.

Dans le cas de Ultrafuse , les pièces imprimées en 3D avec ces filaments doivent subir un post-traitement un peu plus complexe, bien que BASF propose un guide complet contenant des informations pertinentes sur la façon d'obtenir des résultats optimaux avec les filaments Ultrafuse. De plus, BASF dispose d'un service de déliantage et de frittage fourni par ELNIK, basé sur l'achat de bons qui couvrent le processus de déliantage et de frittage , ainsi que l'expédition et le retour des pièces.

Sans aucun doute, les filaments métalliques sont des matériaux innovants qui permettent aux utilisateurs d'imprimantes 3D FDM de fabriquer des pièces entièrement métalliques pour une variété d'applications. Avec Ultrafusible et Filamet , les utilisateurs peuvent trouver le matériel qui correspond le mieux à leurs besoins.