Principio tecnico del filamento caricato con metallo
Il filamento caricato con metallo (Metal Filled Filament) è un filamento composito ottenuto mescolando polveri metalliche con un legante polimerico. Il contenuto di polvere metallica è generalmente dell’80-90% (frazione volumetrica), mentre la parte restante è costituita da cera, polimeri e altri componenti leganti. Dopo la stampa in FDM, attraverso la rimozione del legante (debindering) e la sinterizzazione (fusione e densificazione della polvere metallica), si ottengono infine pezzi metallici quasi completamente densi.
Questo percorso tecnologico è solitamente chiamato Metal FDM o Bound Metal Deposition (BMD), ed è un’alternativa a basso costo alle tradizionali tecnologie di stampa 3D in metallo (come SLM ed EBM).
Tipi e caratteristiche del filamento caricato con metallo
Filamento a base di rame
| Parametro | Valore tipico |
|---|---|
| Contenuto metallico | 85-90% frazione volumetrica |
| Temperatura di stampa | 200-230°C |
| Temperatura del piano riscaldato | 50-60°C |
| Densità dopo sinterizzazione | 95-98% della densità teorica |
| Conducibilità elettrica | Dopo la sinterizzazione può raggiungere il 70-85% di quella del rame puro |
| Aspetto | Colore rame rossastro o bronzo |
Il filamento a base di rame è adatto per componenti conduttivi, scambiatori di calore, elementi decorativi, opere d’arte e altre applicazioni. La stampa è relativamente facile e la temperatura di sinterizzazione è più bassa (circa 900-1000°C).
Filamento a base di acciaio inossidabile
| Parametro | Valore tipico |
|---|---|
| Contenuto metallico | 85-90% frazione volumetrica |
| Temperatura di stampa | 200-240°C |
| Temperatura del piano riscaldato | 50-70°C |
| Densità dopo sinterizzazione | 96-99% della densità teorica |
| Resistenza meccanica | Dopo la sinterizzazione è vicina a quella dell’acciaio inossidabile forgiato |
| Aspetto | Grigio argento, lucidabile a specchio |
Il filamento a base di acciaio inossidabile è adatto per componenti strutturali ad alta resistenza, pezzi funzionali, attrezzaggi e dime, ecc. La temperatura di sinterizzazione è più elevata (circa 1300-1400°C) e richiede un forno di sinterizzazione professionale.
Altri sistemi metallici
- Filamento in lega di titanio: applicazioni aeronautiche e medicali, temperatura di sinterizzazione superiore a 1500°C
- Filamento in acciaio per utensili: produzione di stampi, può essere temprato con trattamento termico dopo la sinterizzazione
- Filamento in metalli preziosi: gioielli in oro e argento, produzione personalizzata in piccoli lotti
Punti chiave del processo di stampa FDM
Requisiti dell’attrezzatura
Requisiti della stampante per il filamento caricato con metallo:
- Sistema di estrusione: ugello in acciaio temprato o in rubino (le polveri metalliche causano forte usura degli ugelli in ottone)
- Meccanismo di estrusione: consigliato il direct drive, poiché il filamento è relativamente fragile e si rompe facilmente
- Temperatura dell’hotend: una stampante convenzionale è sufficiente (200-240°C)
Parametri di stampa
| Parametro | Valore consigliato | Descrizione |
|---|---|---|
| Temperatura dell’ugello | 200-230°C | Regolare in base alle istruzioni del filamento |
| Temperatura del piano riscaldato | 50-60°C | Aiuta l’adesione del primo strato |
| Velocità di stampa | 20-40mm/s | La bassa velocità garantisce un’estrusione stabile |
| Altezza layer | 0.1-0.2mm | Uno strato più sottile favorisce una sinterizzazione uniforme |
| Riempimento | 100% | Stampa piena; le strutture cave collassano durante la sinterizzazione |
| Spessore delle pareti | ≥2mm | Se troppo sottile, si deforma facilmente dopo la sinterizzazione |
Precauzioni speciali
- Usura dell’ugello: le polveri metalliche usurano gli ugelli in ottone; si consiglia di usare ugelli in acciaio temprato (marchiati HS) o ugelli in rubino
- Fragilità del filamento: il metallo
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