EN
Превосходные эстетические и физические свойства металлического филамента для 3D-принтера
Металлический блеск, реалистичность поверхности и потенциал последующей обработки
металлическая нить для 3D-печати обеспечивает результаты, обладающие таким уровнем реализма, которого стандартные термопластичные материалы, такие как PLA и PETG, достичь не могут. Эти нити насыщены металлическими порошками — в большинстве случаев нержавеющей сталью, бронзой, медью или никелем. В результате получаются детали с подлинным металлическим блеском, например с эффектом матовой стали или тёплой антикварной бронзы. Такой уровень реализма имеет решающее значение при создании прототипов и моделей, которые впоследствии будут представлены потребителям и требуют демонстрации. Не менее важно то, что такие детали можно обрабатывать с гораздо более высокой степенью точности и качества: шлифовать и полировать, а также искусственно состаривать (патинировать) и покрывать прозрачным лаком — чтобы продлить срок службы и имитировать отделку ювелирных изделий премиум-класса. Все эти варианты позволяют добиться эффектов старения и других визуальных особенностей, недостижимых при использовании стандартных материалов для печати методом экструзии (FDM). Благодаря этому металлическая нить идеально подходит для изготовления реплик архитектурной фурнитуры, макетов упаковки люкс-класса и функционального художественного оформления.
Повышенная плотность и тактильная тяжесть по сравнению с PLA, PETG или ABS
Металлические филаменты в среднем содержат от 80 до 90 % металлического порошка. По сравнению с PLA или ABS это приводит к получению деталей, плотность которых в 2–3 раза выше. В результате готовые изделия обладают значительной массой и ощущением весомости при тактильном контакте. Это особенно желательно для деталей, выполняющих функции ручки или захвата, например, рукояток камер, регулировочных ручек и даже рукояток инструментов. Детали из металлических филаментов могут быть выполнены так, чтобы их масса соответствовала массе реальных металлических деталей, которые они имитируют. Даже форма детали из металлического филамента способствует передаче инерции и веса металла, чего часто не хватает у деталей аналогичной формы, изготовленных из термопластичных материалов методом FDM. Это особенно важно на этапе разработки продукции, когда детали и компоненты должны визуально и тактильно внушать доверие конечному пользователю к продукту и его эксплуатации.
Улучшенные механические и тепловые характеристики
Самый прочный вариант из термопластиков
Благодаря интеграции металлов композиты сохраняют прочность и жёсткость, значительно превышающие показатели стандартных термопластичных материалов. Согласно испытаниям D638 и D790 от ведущих поставщиков филаментов, композиты повышают жёсткость примерно на 60 %, а предел прочности при растяжении — примерно на 30–50 % по сравнению с PLA и ABS. Способность сохранять форму под нагрузкой в сочетании с удобством трёхмерной печати позволяет использовать композиты для создания функциональных и несущих изделий, таких как товары для конечных пользователей и образцы для испытаний. Наконец, предлагаемые нами композиты представляют собой компромисс между прототипированием и мелкосерийным производством.
Повышенная температура прогиба под нагрузкой
Помимо вышеперечисленного, металлические композиты обладают лучшими тепловыми характеристиками по сравнению с другими материалами. При испытаниях в сравнении с ABS и PETG металлические композиты показали температуру термического прогиба (HDT) на 40–60 °C выше. Данное свойство делает металлические композиты идеальными для применения в автомобилестроении, а также для печати деталей, таких как индивидуальные радиаторы и корпуса электронных устройств. Детали из металлонасыщенных материалов служат дольше, чем пластиковые аналоги.
Ключевые аспекты: абразивность, совместимость с оборудованием и стабильность печати
Срок службы сопла и рекомендации по использованию сопел из закалённой стали или с рубиновым наконечником
Латунные сопла быстро изнашиваются из-за металлических частиц, содержащихся в этих филаментах. Ожидаемый срок службы составляет 20–40 часов печати. После этого качество печати становится нестабильным, диаметр отверстия сопла увеличивается, что приводит к потере функциональности. Заклёпанные стальные сопла представляют собой значительное улучшение, поскольку их срок службы в 3–5 раз превышает срок службы латунных. Для высокопроизводительных и высокоточных применений оправдано использование сопел с наконечниками из рубина. Это наиболее экономически эффективный вариант благодаря исключительной стойкости к абразивному износу. Неправильный выбор оборудования приведёт к непредсказуемому отказу, потере размерной точности и минимальной устойчивости процесса печати, что может вызвать серьёзные проблемы при производстве деталей.
Ситуации, в которых оправдано применение 3D-печати с использованием металлических филаментов
Хотя 3D-печать с использованием металлического филамента не может заменить полный цикл производственных процессов, она может дополнять другие процессы, имитирующие обработку металла, в тех случаях, когда требования к конфигурации невысоки, а конечная стоимость изделия велика. В таких случаях процессы, завершающие производство (например, фрезерование на станках с ЧПУ или литьё под давлением), могут иметь чрезмерно высокую стоимость настройки для каждого отдельного случая применения, длительные сроки изготовления или геометрические ограничения.
Быстрое прототипирование и функциональное тестирование. Использование принтеров с металлическим филаментом позволит инженерным командам выполнять металлическое прототипирование непосредственно на предприятии за сумму менее 10 000 долларов США и избежать трудоёмких и дорогостоящих процессов внешнего заказа. Напечатанные на 3D-принтере детали можно использовать для проверки конструкций, подвергающихся более высоким механическим нагрузкам и имеющих повышенный риск отказа в эксплуатации по сравнению со стандартными полимерными прототипами. Это позволяет провести такую проверку до начала изготовления дорогостоящей металлической оснастки.
Мелкосерийное производство и запасные части. Металлические филаменты позволяют изготавливать детали без дорогостоящих форм для небольших партий — от нескольких десятков до нескольких сотен штук. Типичные области применения включают индивидуальные радиаторы и вставки для литья полимеров, а также комплектующие для устаревшего оборудования. После дезсвязывания и спекания (плотность достигает 98 % от теоретической, по данным BASF Forward AM) такие детали соответствуют или даже превосходят требования к эксплуатационным характеристикам металлических изделий, полученных традиционными методами.
Индивидуальные инструменты и приспособления. Металлические филаменты позволяют изготавливать облегчённые, топологически оптимизированные кондукторы, приспособления и сборочные вспомогательные средства. Жёсткость и теплопроводность таких инструментов выше, чем у их пластиковых аналогов, что обеспечивает производство по требованию, сокращает затраты на складские запасы и ускоряет перепланировку производственных участков.
Компоненты для аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслей. Ранние пользователи этой технологии сосредоточены на производстве изделий для критически важных применений из металлической нити. Аэрокосмические команды печатают топологически оптимизированные кронштейны, которые являются прочными, лёгкими и не подверженными деформации. Инженеры-автомобилисты используют эту технологию для быстрого прототипирования индивидуальных впускных коллекторов и крепёжных кронштейнов, а также повышают эффективность разработчиков медицинских устройств и качество хирургических инструментов на основе титана. Кроме того, данная технология теперь позволяет применять более эффективный и менее инвазивный подход к производству индивидуальных хирургических имплантатов.
Металлическая филаментная печать (требующая дебиндинга и спекания) может быть легко внедрена в небольшие механические мастерские и компании-подрядчики, обладающие определёнными возможностями термической обработки. Для таких компаний техническое спекание производственных партий сторонними специализированными организациями представляет собой простой в освоении и малорисковый метод испытания деталей и оценки их эксплуатационных характеристик на рабочем месте до масштабирования производства.
Часто задаваемые вопросы
Из каких компонентов состоит металлический филамент для 3D-печати?
металлический филамент для 3D-печати представляет собой композит, состоящий из полимерной матрицы, например PLA или PETG, в которую равномерно распределены мелкодисперсные порошки металлов, такие как нержавеющая сталь, бронза или медь.
Какие преимущества дают металлические филаменты по сравнению с другими термопластами?
Металлические филаменты обеспечивают значительное улучшение эстетических характеристик, плотности, механической прочности и тепловых свойств по сравнению с традиционными термопластами, что делает их пригодными для изготовления более точных и долговечных изделий.
Потребуются ли дополнительные инвестиции в оборудование при использовании металлических нитей?
Да, металлические нити обладают высокой абразивностью, поэтому вам потребуется приобрести специализированные сопла — термостойкие или сапфировые (с рубиновыми наконечниками), поскольку традиционные латунные печатающие сопла быстро износятся и не обеспечат стабильного качества печати.
Где наиболее широко применяются металлические нити для 3D-печати?
металлические нити для 3D-печати широко используются в аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслях, а также в области быстрого прототипирования, мелкосерийного производства и изготовления специализированных инструментов и высокоскоростных компонентов.
Обязательна ли постобработка изделий, напечатанных металлическими нитями?
Часто изделия получаются высокого качества, однако для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик требуется их постобработка, включая дебиндинг и спекание. Для улучшения внешнего вида и повышения защитных свойств также могут применяться покрытия, полировка и патинирование.