Technische Prinzipien von metallgefülltem Filament
Metallgefülltes Filament (Metal Filled Filament) ist ein Verbundfilament, das durch Mischung von Metallpulver und einem polymeren Bindemittel hergestellt wird. Der Metallpulveranteil liegt typischerweise bei 80–90 % (Volumenanteil), der Rest besteht aus Wachs, Polymeren und anderen bindenden Bestandteilen. Nach dem Formen mittels FDM-Druck erhält man durch Entbinderung (Entfernung des Bindemittels) und Sintern (Schmelzen und Verdichten des Metallpulvers) schließlich nahezu vollverdichtete Metallbauteile.
Dieser technische Weg wird üblicherweise als Metal FDM oder Bound Metal Deposition (BMD) bezeichnet und ist eine kostengünstige Alternative zu traditionellen metallischen 3D-Druckverfahren wie SLM und EBM.
Arten und Eigenschaften von metallgefülltem Filament
Kupferbasierte Filamente
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Metallgehalt | 85–90 % Volumenanteil |
| Drucktemperatur | 200–230°C |
| Heizbett-Temperatur | 50–60°C |
| Dichte nach dem Sintern | 95–98 % der theoretischen Dichte |
| Leitfähigkeit | Nach dem Sintern 70–85 % von reinem Kupfer |
| Erscheinungsbild | Rotkupferfarben oder bronzefarben |
Kupferbasierte Filamente eignen sich für leitfähige Bauteile, Wärmetauscher, Dekorationselemente, Kunstobjekte und ähnliche Anwendungen. Der Druck ist relativ einfach, die Sintertemperatur ist niedrig (ca. 900–1000°C).
Filamente auf Edelstahlbasis
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Metallgehalt | 85–90 % Volumenanteil |
| Drucktemperatur | 200–240°C |
| Heizbett-Temperatur | 50–70°C |
| Dichte nach dem Sintern | 96–99 % der theoretischen Dichte |
| Mechanische Festigkeit | Nach dem Sintern nahe an geschmiedetem Edelstahl |
| Erscheinungsbild | Silbergrau, kann auf Hochglanz poliert werden |
Filamente auf Edelstahlbasis eignen sich für hochfeste Strukturbauteile, Funktionsteile, Vorrichtungen und ähnliche Anwendungen. Die Sintertemperatur ist höher (ca. 1300–1400°C) und erfordert einen professionellen Sinterofen.
Andere Metallsysteme
- Filamente aus Titanlegierungen: Luftfahrt- und medizinische Anwendungen, Sintertemperatur über 1500°C
- Werkzeugstahl-Filamente: Formenbau, nach dem Sintern durch Wärmebehandlung härtbar
- Filamente aus Edelmetallen: Gold- und Silberschmuck, Kleinserien- und Sonderanfertigungen
Wichtige Punkte des FDM-Druckverfahrens
Anforderungen an die Ausrüstung
Anforderungen an den Drucker für metallgefülltes Filament:
- Extrusionssystem: gehärtete Stahldüse oder Rubin-Düse (Metallpulver führt zu starkem Verschleiß von Messingdüsen)
- Extrusionsmechanismus: Direktantrieb empfohlen, da das Filament relativ spröde und leicht brechend ist
- Hotend-Temperatur: ein herkömmlicher Drucker genügt (200–240°C)
Druckparameter
| Parameter | Empfohlener Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| Düsentemperatur | 200–230°C | Je nach Filamentspezifikation anpassen |
| Heizbett-Temperatur | 50–60°C | Hilft bei der Haftung der ersten Schicht |
| Druckgeschwindigkeit | 20–40 mm/s | Langsam drucken, um eine stabile Extrusion zu gewährleisten |
| Schichthöhe | 0,1–0,2 mm | Eine dünnere Schichthöhe trägt zu einem gleichmäßigeren Sintern bei |
| Füllgrad | 100 % | Vollmaterialdruck, hohle Strukturen würden beim Sintern kollabieren |
| Wandstärke | ≥2 mm | Zu dünne Wände verformen sich nach dem Sintern leicht |
Besondere Hinweise
- Düsenverschleiß: Metallpulver verschleißt Messingdüsen stark; empfohlen werden gehärtete Stahldüsen (mit HS gekennzeichnet) oder Rubin-Düsen
- Sprödigkeit des Filaments: Metall
Reichen Sie ein Modell, eine Zeichnung, ein Bild oder schriftliche Notizen ein. Ingenieure prüfen Material, Verfahren, Endbearbeitung und Lieferung basierend auf der tatsächlichen Anwendung.