Filamet ™ 金属フィラメントの特性と製造ガイドライン

The Virtual Foundry はアメリカの会社で、何年にもわたる研究の末、一連の金属フィラメント Filamet™ を開発することに成功しました .これらのフィラメントは、焼結に基づく後処理によって 、完全に金属部品を入手できるようにします。

このように、The Virtual Foundry は 3FDM メタリック印刷のパイオニアであり、最大のリファレンスとなっています。 .

Filamet™ フィラメントとは?

フィラメント Filamet™ は、卑金属と生分解性および生態学的ポリマー (PLA) で構成されています。 .これらのフィラメントには、その組成に高い割合の金属粒子が含まれています .ただし、PLA を結合剤として使用することで 、それらの印刷特性は PLA の印刷特性に似ているため、印刷が非常に簡単で、3D FDM プリンターのユーザーはこれらのフィラメントを使用してパーツを作成できます。

ビデオ 1:フィラメットとは?.出典:The Virtual Foundry.

市場に出回っているほとんどの金属フィラメント 金属粒子の最小パーセンテージ、約 30% を含みます。したがって、通常は装飾目的で開発されます それだけ。ただし、フィラメント Filamet™ で印刷されたピースは、焼結されると、対応する卑金属の特性を持ちます。

この例として、フィラメント Filamet™ Copper があります。Filamet™ Copper で印刷された作品は、焼結プロセスを経るまで導電性を持ちません。

画像 1:非焼結および焼結高炭素鋼で作られた Filamet™ で作られたコーン。出典:The Virtual Foundry.

3D プリント片の焼結後の結果は、完全な金属片になります。 、これまで 3D FDM 印刷では考えられなかったものです。このように、Filamet™ を使用すると、DMLS 技術で可能なものと同様の特性が得られますが、一定の制限があります .

このフィラメントで印刷されたパーツを焼結する必要があるため、PLA が排除され、パーツには以下が含まれます:

• 特定の気孔
• ボリュームの損失
• 非等方性

ビデオ 2:Filamet フィラメントの密度。出典:The Virtual Foundry.

現在、フィラメント™ 次のフィラメントがあります:

• ステンレス鋼 316 L - 金属粒子 80 % + PLA 20 %
• ブロンズ - 金属粒子 80 % + PLA 20 %
• 銅 - 90 % 金属粒子 + 10 % PLA
• 6061 アルミニウム - 金属粒子 65 % + PLA 35 %
• 高炭素鋼 - 金属粒子 75 % + PLA 25 %
• タングステン - 95% 金属粒子 + 5% PLA

フィラメント コブレ フィラメント ブロンス フィラメント acero
inox 316L フィラメント
アルミニオ 6061

Filamet™ の特長

フィラメント Filamet™ の密度は、標準の PLA よりもはるかに高い 、金属粒子の含有量が高く、含まれる個々の金属の密度が高いためです。

Filamet™ フィラメントで印刷する場合、フィラメントに含まれる金属粒子の割合が高いため、硬化鋼ノズルを使用することをお勧めします。また、材料によっては、目詰まりを避けるため、出口径が 0.6 mm 以上のノズルを使用する必要があります。タングステンのフィラメント Filamet™ を除き、最大 0.3 mm の出口直径のノズルを使用できます。高炭素鋼のフィラメント Filamet™ には、少なくとも 0.8 mm の出口直径のノズルを使用する必要があります。

画像 2:真鍮ノズルと硬化鋼。出典:E3D.

これらのフィラメントの高い金属粒子負荷の別の結果は、溶融する前のフィラメントのより大きな脆弱性です。 これは、組成中に結合ポリマーの割合が非常に少ないためです。ただし、The Virtual Foundry によって実施された永続的な研究開発のおかげで、この脆弱性はそのフィラメントでますます少なくなっています。次のビデオでご覧いただけます:

ビデオ 3:Filamet フィラメントの脆弱性。出典:The Virtual Foundry.

フィラメント Filamet™ を印刷するプロセスでは、押出機に入る前にフィラメントをできるだけ真っ直ぐにすることが非常に重要ですが、これらのフィラメントは巻き付けのために一定の曲率を持っています。これを解決するために、The Virtual Foundry には、フィラメントを加熱するシリンダーと温度コントローラーで形成された装置である Filawarmer があります。

画像 3:フィラメント コイル内に配置された Filawarmer。出典:The Virtual Foundry.

このデバイスは、コイルの内側に垂直に配置し、入力をフィラメント コイルにできるだけ近づけ、出力をエクストルーダーの入力穴に合わせます。 Virtual Foundry は、コイルが自由に回転できるように、加熱シリンダーを吊るすことを推奨しています。

ビデオ 4:フィラウォーマー。出典:The Virtual Foundry.

材料が加熱シリンダーを通過すると、その曲率が失われ、柔軟性が増します。引張強度を下げて破損を防ぎ、印刷を容易にします .

フィラメント Filamet™ で印刷する場合、ベースへの優れた接着力 考慮する必要があります。このため、印刷物を取り外す際に印刷ベースを損傷しないように、青いテープを使用することをお勧めします。

Filamet™ の焼結

印象ベースから取り外したら、部品を焼結して完全な金属部品を得る必要があります。このプロセスにより、フィラメントの一部を形成する PLA が除去されます。このプロセスが実行されるまで、ピースは、使用されるフィラメントを構成するベース メタルの特性を持ちません。

動画 5:FAQs Filamet.出典:The Virtual Foundry.

焼結 圧縮された金属粉末で形成された物体から固体部品を製造するプロセスであり、溶融温度よりも低い温度で熱処理が適用されますが、金属粒子を抵抗力のある方法で結合するのに十分な温度で、完全に固体になります。ブロックします。

焼結は、オープン環境のオーブン、または真空または不活性環境で実行できます . FDM 印刷で全金属部品を実現する方法の投稿では、焼結と、このプロセスを実行するために使用できるさまざまなオーブンについて詳しく説明しています。

フィラメント Filamet™ を使用して 3D プリント部品を焼結するための要件を満たす炉をお持ちでない場合は、お問い合わせください。施設での焼結の実現可能性と条件についてお知らせします。

Filamet™ の後処理

フィラメント プリントされたピースがフィラメント Filamet™ で焼結されると、金属ピースで行われるように、表面をサンディングおよび研磨することによって後処理することができます。印刷線やその他の小さな変形を減らすために水サンドペーパーを使用し、毎回目の細かいサンドペーパーを使用することをお勧めします。

最後に、回転ツールと研磨ディスクを使用して研磨ペーストを塗布し、希望の光沢を得ることができます。フィラメントの母材金属に応じて、焼結によって得られた部品を研磨し、熱で滑らかにし、溶接することさえできます.

The Virtual Foundry のフィラメント Filamet™ により、比較的簡単な後処理を必要とする、3D FDM 印刷による完全な金属部品の製造が初めて可能になります。

これは、3D プリンター メーカー、バイオメディカル イノベーション、ジェット エンジン開発、放射線遮蔽、宇宙探査、原子力エネルギー、歯科、アーティスト、ファッション デザインなど、さまざまな業界にとって非常に重要かつ有用なブレークスルーです。