Technische principes van metaalgevulde filamenten
Metaalgevuld filament (Metal Filled Filament) is een composietfilament dat wordt gemaakt door metaalpoeder te mengen met een polymeerbindmiddel. Het gehalte aan metaalpoeder bedraagt meestal 80-90% (volumefractie), en de rest bestaat uit was, polymeren en andere bindende componenten. Na het printen via FDM worden ontbinden van het bindmiddel (debinding) en sinteren (het smelten en verdichten van het metaalpoeder) toegepast om uiteindelijk bijna volledig dichte metalen onderdelen te verkrijgen.
Dit technische traject wordt doorgaans aangeduid als Metal FDM of Bound Metal Deposition (BMD), en vormt een voordelig alternatief voor traditionele metalen 3D-printtechnologieën zoals SLM en EBM.
Types en eigenschappen van metaalgevulde filamenten
Kopergestuurd filament
| Parameter | Typische waarde |
|---|---|
| Metaalgehalte | 85-90% volumefractie |
| Printtemperatuur | 200-230°C |
| Printbedtemperatuur | 50-60°C |
| Dichtheid na sinteren | 95-98% van de theoretische dichtheid |
| Elektrische geleiding | Na sinteren 70-85% van die van zuiver koper |
| Uiterlijk | Roodkoperkleurig of bronskleurig |
Kopergestuurd filament is geschikt voor toepassingen zoals geleidende onderdelen, warmtewisselaars, decoratieve objecten en kunstwerken. Het printen is relatief eenvoudig en de sintertemperatuur is laag (ongeveer 900-1000°C).
Roestvaststalen filament
| Parameter | Typische waarde |
|---|---|
| Metaalgehalte | 85-90% volumefractie |
| Printtemperatuur | 200-240°C |
| Printbedtemperatuur | 50-70°C |
| Dichtheid na sinteren | 96-99% van de theoretische dichtheid |
| Mechanische sterkte | Na sinteren vergelijkbaar met gesmeed roestvast staal |
| Uiterlijk | Zilvergrijs, kan tot spiegelglans worden gepolijst |
Roestvaststalen filament is geschikt voor constructiedelen met hoge sterkte, functionele onderdelen, gereedschappen en opspanmiddelen. De sintertemperatuur is hoger (ongeveer 1300-1400°C) en vereist een professionele sinteroven.
Andere metaalsystemen
- Titaanlegeringsfilament: voor luchtvaart- en medische toepassingen, sintertemperatuur boven 1500°C
- Gereedschapsstaalfilament: voor matrijzenproductie, kan na het sinteren door warmtebehandeling worden gehard
- Filament van edelmetalen: voor gouden en zilveren sieraden, kleinschalige maatwerkproductie
Belangrijke punten van het FDM-printproces
Apparaatvereisten
Voor metaalgevuld filament gelden de volgende eisen voor de printer:
- Extrusiesysteem: gehard stalen of robijnnozzle (metaalpoeder veroorzaakt sterke slijtage aan koperen nozzles)
- Extrusiemechanisme: direct drive wordt aanbevolen, omdat het filament relatief bros is en gemakkelijk breekt
- Hotendtemperatuur: een gewone printer is voldoende (200-240°C)
Printparameters
| Parameter | Aanbevolen waarde | Uitleg |
|---|---|---|
| Nozzletemperatuur | 200-230°C | Afstemmen op de filamentinstructies |
| Printbedtemperatuur | 50-60°C | Helpt bij de hechting van de eerste laag |
| Printsnelheid | 20-40 mm/s | Lage snelheid zorgt voor stabiele extrusie |
| Laaghoogte | 0,1-0,2 mm | Dunnere lagen helpen bij gelijkmatig sinteren |
| Vullingsgraad | 100% | Massief printen; holle structuren zullen tijdens het sinteren instorten |
| Wanddikte | ≥2 mm | Te dunne delen vervormen na het sinteren gemakkelijk |
Speciale aandachtspunten
- Nozzleslijtage: metaalpoeder slijt messing nozzles; het is aan te raden gehard stalen nozzles (gemarkeerd als HS) of robijnnozzles te gebruiken
- Brosheid van het filament: metaal
Dien een model, tekening, afbeelding of schriftelijke notities in. Ingenieurs beoordelen materiaal, proces, afwerking en levering op basis van daadwerkelijk gebruik.