EN
Proprietăți estetice și fizice superioare ale filamentului metalic pentru imprimantele 3D
Luciu metalic, realism de suprafață și potențial de prelucrare ulterioară
filamentul metalic pentru imprimante 3D produce rezultate cu un grad de realism pe care materialele termoplastice standard, cum ar fi PLA și PETG, nu pot niciodată atinge. Aceste filamente sunt îmbogățite cu pulberi metalice, în majoritatea cazurilor din oțel inoxidabil, bronz, cupru sau nichel. Acest lucru conduce la piese cu o strălucire metalică autentică, precum oțelul mat sau bronzul antic călduros. Acest tip de realism este esențial ca bază pentru prototipuri și modele care vor deveni, în cele din urmă, destinate consumatorilor și vor trebui expuse. La fel de important este faptul că aceste piese pot fi prelucrate la un nivel mult mai ridicat de calitate și finisare, cum ar fi slefuirea și lustruirea, sau, mai rău, patinarea și aplicarea unui strat transparent de protecție, pentru a extinde și simula finisarea unei bijuterii fine. Toate aceste opțiuni creează potențialul pentru efecte de îmbătrânire și alte efecte care nu pot fi obținute folosind materiale standard de depunere prin fuziune (FDM). Acest lucru face din filamentul metalic un candidat ideal pentru replicile elementelor de arhitectură, pentru machetele de ambalaje de lux și pentru arta funcțională.
Densitate crescută și greutate tactilă superioară comparativ cu PLA, PETG sau ABS
Filamentele metalice conțin, în medie, 80–90 % pudră metalică. În comparație cu PLA sau ABS, acest lucru duce la piese care au o densitate de 2–3 ori mai mare. Aceasta se traduce într-o greutate semnificativă și într-un sentiment de gravitate în ceea ce privește senzația tactilă a piesei finite. Acest efect este deosebit de dorit pentru piese care funcționează ca mâner sau element de prindere, cum ar fi mânerul aparatelor foto, butoanele sau chiar mânerul uneltelor. Piesele realizate din filament metalic pot fi chiar concepute astfel încât să aibă o masă similară cu cea a pieselor metalice pe care le reprezintă. Chiar și forma unei piese realizate din filament metalic contribuie la transmiterea inerției și greutății specifice metalului, caracteristici care pot lipsi într-o formă identică realizată dintr-un material termoplastic FDM. Acest aspect este deosebit de util în domeniul dezvoltării produselor, atunci când piesele și componentele trebuie proiectate pentru a transmite și a păstra un anumit grad de încredere în produs și în utilizarea acestuia de către utilizatorul final.
Performanță îmbunătățită din punct de vedere mecanic și termic
Cea mai rezistentă opțiune termoplastică
Prin integrarea metalelor, materialele compozite păstrează rezistența și rigiditatea la un nivel mult mai ridicat decât cel al opțiunilor standard din termoplastice. Conform testelor D638 și D790 realizate de principali furnizori de filament, materialele compozite cresc rigiditatea cu aproximativ 60 % și rezistența la tracțiune cu aproximativ 30–50 % comparativ cu PLA și ABS. Capacitatea de a menține forma sub sarcină, combinată cu ușurința imprimării 3D, înseamnă că aceste materiale compozite pot fi utilizate pentru a crea obiecte funcționale și portante, cum ar fi produse destinate utilizatorului final sau piese destinate testărilor. În cele din urmă, materialele compozite pe care le oferim reprezintă un compromis între prototipare și serii mici de producție.
Temperatură îmbunătățită de deformare la căldură
În plus față de cele menționate mai sus, compozitele metalice au o performanță termică superioară față de alte opțiuni. În testele efectuate în comparație cu ABS și PETG, compozitele metalice au obținut valori cu 40–60 °C mai mari pentru Temperatura de Deviere la Căldură (HDT). Această caracteristică face ca compozitele metalice să fie ideale pentru aplicații auto și pentru piese imprimate, cum ar fi dissipatoarele de căldură personalizate și carcasele pentru echipamente electronice. Piesele încărcate cu metal au o durată de viață mai lungă decât cele din plastic.
Considerații critice: abrazivitatea, compatibilitatea cu echipamentele și stabilitatea imprimării
Durata de viață a duzelor și recomandări privind duzele din oțel durificat sau cu vârf din rubin
Dușurile din alamă se uzează rapid datorită particulelor metalice încorporate în aceste filamente. Se estimează o durată de viață de 20–40 de ore de imprimare. Ulterior, imprimarea devine nesigură, iar dușurile se lărgesc, ceea ce duce la pierderea funcționalității. Dușurile din oțel durificat reprezintă o îmbunătățire semnificativă, deoarece durata lor de viață este prelungită de 3–5 ori față de cele din alamă. Pentru aplicații cu volum mare și înaltă precizie, sunt justificate dușurile cu vârf din rubin. Acestea reprezintă opțiunea cea mai rentabilă datorită rezistenței extreme la uzură. Alegerea incorectă a echipamentului va duce la o defecțiune imprevizibilă, la pierderea preciziei dimensionale și la o sustenabilitate redusă a procesului de imprimare, ceea ce poate cauza probleme semnificative în producția pieselor.
Situații în care imprimarea 3D cu filament metalic este justificată
Deși imprimarea 3D cu filament metalic nu poate înlocui un set complet de procese de fabricație, aceasta poate completa alte procese de fabricație asemănătoare cu cele metalice, în cazurile în care cerințele de configurare sunt reduse, iar valoarea produsului final este ridicată. În aceste situații, procesele care finalizează fabricația (cum ar fi prelucrarea prin strunjire și frezare pe CNC sau turnarea prin injecție) pot avea costuri prohibitiv de mari pentru fiecare configurare, termene lungi de livrare sau constrângeri geometrice.
Prototipare rapidă și testare funcțională. Utilizarea imprimantelor cu filament metalic va permite echipelor de inginerie să realizeze prototipuri metalice în interiorul companiei, la un cost sub 10.000 USD, evitând astfel procesele de externalizare, care sunt consumatoare de timp și costisitoare. Componentele imprimate în 3D pot fi utilizate pentru validarea proiectelor supuse unor solicitări mai mari și cu un risc mai ridicat de cedare în timpul exploatării, comparativ cu prototipurile standard din polimeri. Această etapă poate fi realizată înainte de angajarea în costisitoarele utilaje metalice.
Serii mici și piese de înlocuire. Filamentele metalice permit producția fără matrițe costisitoare pentru serii mici, care variază în medie de la câteva zeci până la câteva sute de piese. Aplicațiile tipice includ dissipatoare de căldură personalizate și inserții pentru injectarea polimerilor, precum și piese pentru echipamente vechi. După debindare și sinterizare (98 % din densitatea teoretică, conform BASF Forward AM), aceste piese îndeplinesc sau chiar depășesc cerințele de performanță ale pieselor metalice produse prin metode tradiționale.
Unelte și dispozitive de fixare personalizate. Filamentele metalice permit fabricarea uneltelor ușoare, optimizate topologic, cum ar fi gabaritele, dispozitivele de fixare și ajutoarele de asamblare. Rigiditatea și conductivitatea termică ale acestor unelte, superioare celor din plastic, oferă o producție la cerere, reducând investițiile în stocuri și accelerând modificările de amplasament în cadrul uzinei.
Componente pentru aplicații aeronautice, auto și medicale. Primii adoptatori ai acestei tehnologii se concentrează pe producția de componente destinate aplicațiilor esențiale pentru misiune, realizate din filament metalic. Suporturi optimizate topologic, care sunt rezistente, ușoare și indeformabile, sunt imprimate de echipele aeronautice. Inginerii auto folosesc această tehnologie pentru prototiparea rapidă a colectoarelor de admisie personalizate și a suporturilor de montare, iar tehnologia crește eficiența dezvoltatorilor de dispozitive medicale și calitatea instrumentelor chirurgicale pe bază de titan. În plus, această tehnologie permite acum o abordare mai eficientă și mai puțin invazivă în producerea implanturilor chirurgicale personalizate.
Imprimarea cu filament metalic (care necesită eliminarea legăturii și sinterizarea) poate fi ușor integrată în atelierele mici de prelucrare și în producătorii contractuali care dispun de o anumită capacitate de procesare termică. Pentru aceste companii, sinterizarea tehnică a loturilor de producție de către terți oferă o tehnică ușor de adoptat și cu risc scăzut pentru testarea pieselor și a performanței lor în mediu de lucru, înainte de validarea producției la scară largă.
Întrebări frecvente
Care sunt componentele filamentului metalic utilizat în imprimarea 3D?
filamentul metalic pentru imprimarea 3D este un material compozit format dintr-o matrice polimerică, precum PLA sau PETG, care este apoi impregnată cu o dispersie de pulberi metalice fine, cum ar fi oțel inoxidabil, bronz sau cupru.
Ce avantaje oferă filamentul metalic comparativ cu alte termoplastice?
Filamentele metalice oferă o îmbunătățire semnificativă a aspectului estetic, a densității, a rezistenței mecanice și a caracteristicilor termice comparativ cu termoplasticele tradiționale, ceea ce le face potrivite pentru aplicații mai precise și mai durabile.
Va necesita utilizarea filamentelor metalice investiții suplimentare în echipamente?
Da, filamentele metalice sunt extrem de abrazive, ceea ce înseamnă că veți avea nevoie să investiți în duze specializate, duze rezistente la temperatură sau duze cu vârf de rubin, deoarece duzele obișnuite din alamă se vor uza și nu vor imprima în mod constant.
Unde este utilizarea filamentelor metalice imprimate în 3D predominantă?
filamentele metalice imprimate în 3D sunt utilizate pe scară largă în industria aerospațială, automotive și medicală, precum și în domeniile prototipării rapide, producției la scară mică și a uneltelor specializate și componentelor de înaltă viteză.
Este post-procesarea o necesitate pentru piesele imprimate din filament metalic?
Este foarte frecvent ca piesele imprimate să fie de înaltă calitate, dar să necesite post-procesare pentru a atinge performanța optimă. Aceasta include debindarea și sinterizarea. De asemenea, pot fi utilizate acoperiri, lustruire și patine pentru a îmbunătăți aspectul și a oferi protecție.