EN
Wyróżniające się właściwości estetyczne i fizyczne filamentu metalowego do drukarek 3D
Metaliczny połysk, realizm powierzchni oraz potencjał obróbki wtórnej
filament metaliczny do drukarek 3D pozwala uzyskać efekty o stopniu realizmu, jakiego nie potrafią osiągnąć standardowe materiały termoplastyczne, takie jak PLA czy PETG. Filamenty te są wzbogacone proszkami metalicznymi – najczęściej ze stali nierdzewnej, brązu, miedzi lub niklu. W rezultacie uzyskuje się elementy o prawdziwym połysku metalicznym, np. matowej stali lub ciepłego, starożytnego brązu. Taki stopień realizmu jest kluczowy przy tworzeniu prototypów i modeli, które w przyszłości będą kierowane do konsumentów i wymagają prezentacji. Nie mniej istotne jest to, że takie elementy można obrabiać z znacznie wyższą precyzją i jakością wykończenia – np. szlifować i polerować, a także stosować patynę lub nakładać przezroczystą warstwę ochronną, aby przedłużyć trwałość i symulować wykończenie drogich wyrobów jubilerskich. Wszystkie te opcje umożliwiają osiągnięcie efektów starzenia oraz innych efektów wizualnych, których niemożliwe jest uzyskanie przy użyciu standardowych materiałów stosowanych w technologii FDM (Fused Deposition Modeling). Dlatego filament metaliczny stanowi idealny wybór do tworzenia replik elementów architektonicznych, makiet luksusowego opakowania oraz sztuki funkcjonalnej.
Zwiększona gęstość i wrażenie masy przy dotyku w porównaniu do PLA, PETG lub ABS
Filamenty metalowe zawierają średnio 80–90 % proszku metalowego. W porównaniu do PLA lub ABS powoduje to uzyskanie elementów o gęstości 2–3 razy większej. Przekłada się to na znaczną masę oraz wrażenie ciężaru i powagi przy dotyku gotowego wyrobu. Jest to szczególnie pożądane w przypadku elementów pełniących funkcję uchwytów i chwytaków, takich jak uchwyty do aparatów fotograficznych, gałki sterujące czy nawet uchwyty narzędzi. Elementy z filamentu metalowego mogą być nawet wykonane tak, aby ich masa odpowiadała masie rzeczywistych części metalowych, które mają reprezentować. Nawet forma elementu z filamentu metalowego lepiej przekazuje bezwładność i ciężar metalu, czego brakuje w równie dobrze zaprojektowanym elemencie wykonanym z termoplastycznego materiału stosowanego w technologii FDM. Jest to szczególnie pomocne w fazie rozwoju produktu, gdy elementy i komponenty muszą być zaprojektowane tak, aby budować i utrzymywać zaufanie użytkownika końcowego do produktu oraz jego zastosowania.
Ulepszona wydajność pod względem mechanicznym i termicznym
Najbardziej wytrzymałym termoplastykiem
Dzięki integracji metali kompozyty zachowują wytrzymałość i sztywność znacznie przewyższające te występujące w standardowych opcjach termoplastycznych. Zgodnie z testami D638 i D790 przeprowadzonymi przez wiodących dostawców filamentów, kompozyty zwiększają sztywność o około 60%, a wytrzymałość na rozciąganie o około 30–50% w porównaniu do PLA i ABS. Możliwość zachowywania kształtu pod obciążeniem, połączona z łatwością drukowania 3D, oznacza, że kompozyty można wykorzystywać do tworzenia elementów funkcjonalnych i nośnych, takich jak gotowe wyroby końcowe lub elementy do testów. Na koniec kompozyty oferowane przez nas stanowią kompromis między prototypowaniem a małoseryjną produkcją.
Poprawiona temperatura odkształcenia pod wpływem ciepła
Oprócz powyższego, kompozyty metalowe charakteryzują się lepszymi właściwościami termicznymi niż inne materiały. W porównaniu z ABS i PETG kompozyty metalowe uzyskały o 40–60 °C wyższą temperaturę odkształcenia pod wpływem ciepła (HDT). Ta cecha czyni je idealnym wyborem do zastosowań motocyklowych oraz do drukowanych elementów, takich jak niestandardowe chłodniki i obudowy urządzeń elektronicznych. Elementy wzbogacone metalami mają dłuższą żywotność niż ich odpowiedniki wykonane z tworzyw sztucznych.
Kluczowe kwestie do rozważenia: ścieralność, zgodność sprzętu oraz stabilność procesu drukowania
Żywotność dyszy oraz zalecenia dotyczące dysz ze stali hartowanej lub zakończonych rubinem
Dysze mosiężne szybko się zużywają z powodu cząsteczek metalu wbudowanych w te filamenty. Można spodziewać się ich żywotności na poziomie 20–40 godzin drukowania. Po tym czasie jakość drukowania staje się niestabilna, a średnica dyszy się zwiększa, co prowadzi do utraty funkcjonalności. Dysze ze stali hartowanej stanowią znaczącą poprawę, ponieważ ich żywotność jest wydłużona 3–5 razy w porównaniu do dysz mosiężnych. W przypadku zastosowań o wysokiej objętości i wysokiej precyzji uzasadnione jest użycie dysz zakończonych rubinem. Są one najbardziej opłacalną opcją dzięki wyjątkowej odporności na ścieranie. Nieprawidłowy wybór sprzętu skutkuje nieprzewidywalnymi awariami, utratą dokładności wymiarowej oraz niską zrównoważonością procesu drukowania, co może powodować poważne problemy w produkcji elementów.
Sytuacje, w których uzasadnione jest stosowanie drukowania 3D z filamentem metalowym
Chociaż druk 3D z filamentem metalowym nie może zastąpić pełnego zestawu procesów produkcyjnych, może uzupełniać inne procesy produkcyjne o właściwościach metalowych, w przypadku których wymagania dotyczące konfiguracji są niskie, a wartość końcowego produktu wysoka. W takich przypadkach procesy kończące produkcję (np. frezowanie CNC lub wtryskiwanie tworzyw sztucznych) mogą wiązać się z kosztowną konfiguracją dla każdej pojedynczej aplikacji, długimi czasami realizacji lub ograniczeniami geometrycznymi.
Szybkie prototypowanie i testowanie funkcjonalne. Zastosowanie drukarek z filamentem metalowym pozwoli zespołom inżynierskim na wykonywanie prototypów metalowych wewnętrznie za kwotę poniżej 10 000 USD oraz uniknięcie czasochłonnych i kosztownych procesów zewnętrznej produkcji. Części wydrukowane w technologii 3D można wykorzystać do weryfikacji projektów poddawanych większym obciążeniom i narażonych na większe ryzyko uszkodzenia w trakcie eksploatacji niż standardowe prototypy polimerowe. Można to zrobić przed podjęciem decyzji o drogiej produkcji narzędzi metalowych.
Małe serie i części zamiennicze. Filamenty metalowe umożliwiają produkcję bez użycia kosztownych form, co sprawdza się przy małych seriach obejmujących zwykle kilkanaście do kilkuset sztuk. Typowymi zastosowaniami są niestandardowe chłodniki oraz wkładki do wtrysków polimerowych oraz części do starszych urządzeń. Po odwiązaniu i spiekaniu (osiągają one gęstość na poziomie 98 % gęstości teoretycznej, według danych BASF Forward AM) takie części spełniają lub nawet przekraczają wymagania dotyczące wydajności części metalowych produkowanych tradycyjnymi metodami.
Niestandardowe narzędzia i przyrządy montażowe. Filamenty metalowe umożliwiają produkcję lekkich, topologicznie zoptymalizowanych przyrządów montażowych, uchwytów i pomocy montażowych. Sztywność i przewodność cieplna tych narzędzi, które są lepsze niż ich odpowiedniki plastikowe, pozwalają na produkcję na żądanie, redukując inwestycje w zapasy oraz przyspieszając zmiany układu fabrycznego.
Komponenty przeznaczone do zastosowań w przemyśle lotniczym, motocyklowym i medycznym. Wczesnymi użytkownikami tej technologii są firmy skupiające się na produkcji elementów krytycznych dla realizacji misji, wykonywanych z metalowego filamentu. Zespół specjalistów z branży lotniczej drukuje topologicznie zoptymalizowane uchwyty, które są estetyczne, lekkie i nieustępliwe. Inżynierowie motocyklowi wykorzystują tę technologię do szybkiego prototypowania niestandardowych kolektorów ssawnych oraz uchwytów montażowych, a technologia ta zwiększa również wydajność deweloperów urządzeń medycznych oraz poprawia jakość tytanowych narzędzi chirurgicznych. Ponadto technologia ta umożliwia obecnie bardziej skuteczną i mniej inwazyjną metodę produkcji niestandardowych implantów chirurgicznych.
Drukowanie filamentem metalowym (wymagające usuwania wiązania i spiekania) można łatwo wdrożyć w małych warsztatach mechanicznych oraz u producentów zewnętrznych posiadających pewne możliwości obróbki cieplnej. Dla tych firm techniczne, zewnętrzne spiekanie serii produkcyjnych stanowi łatwą do wdrożenia i niskorzykowną metodę testowania części oraz ich wydajności w warunkach produkcyjnych przed przystąpieniem do masowej produkcji.
Najczęściej zadawane pytania
Jakie składniki wchodzą w skład filamentu metalowego stosowanego w druku 3D?
filament metalowy do druku 3D to materiał kompozytowy składający się z matrycy polimerowej, takiej jak PLA lub PETG, która jest nasycana dyspersją drobnych proszków metalowych, np. ze stali nierdzewnej, brązu lub miedzi.
Jakie zalety oferują filamenty metalowe w porównaniu z innymi termoplastykami?
Filamenty metalowe zapewniają znaczną poprawę właściwości estetycznych, gęstości, wytrzymałości mechanicznej oraz charakterystyk termicznych w porównaniu z tradycyjnymi termoplastykami, co czyni je odpowiednimi do zastosowań wymagających większej dokładności i trwałości.
Czy użycie filamentów metalowych wymaga dodatkowych inwestycji w sprzęt?
Tak, filamenty metalowe są bardzo ścierne, co oznacza, że należy zainwestować w specjalistyczne dysze, dysze odporno na ciepło lub dysze zakończone rubinem, ponieważ tradycyjne dysze do druku z mosiądzu uległyby zużyciu i nie zapewniałyby spójnej jakości wydruku.
Gdzie najbardziej powszechne jest zastosowanie metalowych filamentów do druku 3D?
metalowe filamenty do druku 3D są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motocyklowym i medycznym, a także w dziedzinach szybkiego prototypowania, małoskalowej produkcji oraz przy tworzeniu specjalistycznych narzędzi i komponentów przeznaczonych do pracy z wysoką prędkością.
Czy przetwarzanie wtórne jest konieczne dla wydruków z filamentów metalowych?
Bardzo często wydruki charakteryzują się wysoką jakością, ale wymagają przetwarzania wtórnego w celu osiągnięcia optymalnej wydajności. Obejmuje to usuwanie wiązania (debinding) i spiekanie (sintering). Do poprawy wyglądu oraz zwiększenia ochrony można również stosować powłoki, szlifowanie i patyny.