Filamentos de metal:Filamet e Ultrafuse

Já faz algum tempo que é possível encontrar no mercado filamentos metálicos para impressão 3D FDM, mas não são todos iguais. Quais são as diferenças entre eles?

Para responder a esta pergunta, a diferença entre filamentos coloridos metálicos e filamentos metálicos preenchidos devem ser levados em consideração. Os primeiros contêm uma pequena quantidade de partículas metálicas (5 % - 40 %) para dar um aspecto metálico, utilizado unicamente pelas suas propriedades estéticas. Quanto maior a porcentagem de partículas, melhor a simulação do material metálico em questão.

No caso de filamentos preenchidos com metal, a carga de partículas de metal geralmente é muito alta (mais de 80%) e é possível submeter peças impressas em 3D a um processo de sinterização pelo qual o polímero de ligação é removido, resultando em peças 100% metálicas.

Atualmente, BASF e The Virtual Foundry são dois dos fabricantes mais conhecidos que oferecem esses materiais com os quais fabricar peças totalmente metálicas usando impressão 3D FDM e um processo de sinterização.

A BASF oferece Ultrafuse filamentos, incluindo Ultrafuse 316 L e Ultrafuse 17-4 PH.

A Fundição Virtual, por outro lado, desenvolveu um grande número de filamentos metálicos sob o Filamet nome, tais como:Filamet Aço Inoxidável 316L, Filamet Bronze, Filamet Cobre, Filamet Alumínio 6061, Filamet Aço Alto Carbono, Filamet Tungstênio, Filamet Inconel 718-34 ou Filamet Titânio 64-5.

Compatibilidade com impressoras 3D FDM

Uma das principais características do filamento metálico é que você não precisa ter um equipamento de impressão 3D FDM industrial, nem mesmo profissional. Filamentos metálicos como Ultrafuse ou Filamet são caracterizados pelo fato de poderem ser impressos em 3D em quase qualquer impressora 3D FDM do mercado.

Devido à alta carga de metal destes filamentos, deve ser usado um bico de aço endurecido para reduzir a abrasão do filamento. As temperaturas de impressão e da cama quente variam de acordo com o fabricante e o material, mas não excedem a temperatura de impressão de 245°C e 120°C para a cama quente.

Imagem 1:Desgaste do bocal de bronze contra o aço endurecido. Fonte:E3D.

No caso do Ultrafuse da Basf filamentos, a natureza do filamento oferece uma certa flexibilidade e não é muito quebradiço, tornando muito fácil de imprimir.

O Filamet da Virtual Foundry os filamentos são compostos por uma alta porcentagem de carga de metal e PLA como polímero de ligação. Dependendo da porcentagem de metal e carga do material, os filamentos Filamet podem ser um tanto quebradiços e podem ser difíceis de imprimir em algumas impressoras 3D devido ao caminho que o filamento deve seguir de onde o carretel é colocado até a extrusora. No entanto, isso não é um problema, pois a The Virtual Foundry desenvolveu o Filawarmer, um dispositivo que garante que o filamento esteja totalmente reto antes da impressão eliminando a curvatura do enrolamento e obtendo uma ótima impressão 3D do material.

Vídeo 1:Instalação do Filawarmer. Fonte:The Virtual Foundry.

Encolhimento dimensional

Filamentos de metal requerem pós-processamento de sinterização para remover o polímero de ligação do filamento , resultando em peças totalmente metálicas.

Por se tratar de um processo de retirada de material, deve-se levar em consideração que as dimensões das peças resultantes terão certas variações em relação às medidas originais. Ou seja, as peças sofrerão maior ou menor retração durante o processo de sinterização dependendo do material e a marca do filamento.

Esta é, sem dúvida, uma dificuldade na fabricação de peças funcionais onde a precisão dimensional é uma prioridade. No entanto, é possível encontrar o fator de contração e dimensionar os modelos CAD para obter os resultados dimensionais desejados.

Aqui, Ultrafuse e Filamet materiais têm algumas diferenças. Os filamentos ultrafuse têm uma faixa de encolhimento de 16-17% no eixo XY e 19-20% no eixo Z, em comparação com um encolhimento de 7-10% para os filamentos Filamet.

No caso do Filamet, as peças finais têm uma densidade de 80-85%, embora as peças possam ser sinterizadas por um tempo maior, o que implicaria em uma densidade e encolhimento maiores em relação às peças originais.

Para Ultrafuse, BASF oferece um guia do usuário abrangente, incluindo informações sobre tolerâncias, encolhimento e dimensionamento, espessura de parede recomendada etc., que podem ser muito úteis.

Vídeo 2:Guia de design do Ultrafuse. Fonte:BASF.

Processo de sinterização

Os processos de sinterização desenvolvidos para os filamentos Ultrafuse e Filamet possuem algumas diferenças entre si.

A BASF usa um polímero aglutinante específico nos filamentos Ultrafuse que requer debinding catalítico antes do processo de sinterização, portanto o pós-processamento pode ser considerado um pouco mais complexo do que para os filamentos Filamet. Porém, dentro dos filamentos Filamet, existem alguns que ainda possuem um processo de sinterização experimental, o que não oferece nenhum tipo de garantia em termos de resultados.

Além disso, a maioria dos filamentos Filamet tem menos requisitos em termos de instalações de sinterização, pois a maioria deles pode ser sinterizada em um forno de ambiente aberto.

Imagem 2:Tabela de informações do Filamet. Fonte:The Virtual Foundry.

A priori, a utilização destes filamentos pode suscitar algumas dúvidas e dificuldades, sobretudo se o utilizador não dispuser de meios para proceder à sinterização dos materiais. No entanto, ambos os fabricantes oferecem soluções a esse respeito. A BASF possui um serviço de sinterização próprio, enquanto os usuários que desejam trabalhar com filamentos Filamet podem entrar em contato conosco para avaliar a viabilidade de seus projetos e realizar o pós-processamento necessário para obter o resultado desejado.

Imagem 3:Serviço de sinterização da BASF.

Conclusões

A gama de filamentos metálicos da Filamet é sem dúvida a mais ampla do mercado. A Virtual Foundry foi a primeira fabricante a lançar no mercado filamentos metálicos sinterizáveis e desenvolveu uma ampla gama de materiais adequados para uma infinidade de aplicações.

O Ultrafuse gama de filamentos atualmente especializada no desenvolvimento de filamentos de aço inoxidável, embora possam ser usados ​​para uma ampla gama de aplicações como ferramentas, gabaritos e acessórios, produção em pequenas séries, peças funcionais e protótipos.

Quando se trata de impressão 3D, os filamentos Filamet requerem uma impressão e temperatura de leito mais baixas do que os filamentos Ultrafuse, embora alguns materiais da Filamet exijam o uso de dispositivo externo s como Filawarmer para garantir um resultado ideal.

Os filamentos ultrafuse permitem o uso de bicos de menor diâmetro de saída, enquanto os filamentos Filamet requerem o uso de bico de 0,6 mm, com exceção do Filamet Tungstênio.

Quanto ao processo de sinterização , o pós-processamento ao qual os filamentos metálicos Filamet deve ser submetido é mais simples e, em muitos casos, não requer o uso de um forno de atmosfera inerente, por isso pode ser relativamente fácil ter as instalações e máquinas necessárias para sinterizar peças impressas em 3D com Filamet. Além disso, caso o usuário não possua as facilidades ou conhecimentos necessários para realizar a sinterização, poderá entrar em contato conosco. Por outro lado, alguns dos filamentos Filamet estão em fase experimental, portanto, não há garantias quanto à sinterização desses materiais.

No caso de Ultrafuse , as peças impressas em 3D com esses filamentos devem passar por um pós-processamento um pouco mais complexo embora a BASF ofereça um guia abrangente com informações relevantes sobre como obter os melhores resultados com os filamentos Ultrafuse. Além disso, a BASF possui um serviço de debinding e sinterização prestado pelo ELNIK, baseado na compra de vouchers que cobrem o processo de debinding e sinterização , bem como o envio e devolução das peças.

Sem dúvida, os filamentos de metal são materiais inovadores que permitem aos usuários de impressoras 3D FDM fabricar peças totalmente metálicas para uma variedade de aplicações. Com Ultrafuse e Filamet , os usuários podem encontrar o material que melhor se adapta às suas necessidades.