Filamet™ 金属丝的特性和制造指南

Virtual Foundry 是一家美国公司，经过多年研究，成功开发出一系列金属丝 Filamet™ .这些灯丝，通过基于烧结的后处理 , 使得获得完全金属化的零件成为可能。

至此，The Virtual Foundry成为了3FDM金属打印的开创者和最大的借鉴者 .

什么是 Filamet™ 灯丝？

长丝 Filamet™ 由贱金属和可生物降解的生态聚合物 (PLA) 组成 .这些细丝其成分中含有高百分比的金属颗粒 .但是，通过使用 PLA 作为粘合剂 ，它们非常容易打印，因为它们的打印属性与 PLA 的打印属性相似，允许 3D FDM 打印机的任何用户使用这些细丝制造零件。

视频 1：什么是 Filamet？。资料来源：虚拟铸造厂。

市面上大部分的金属丝 含有最低百分比的金属颗粒，约为 30%；因此它们通常被开发用于装饰目的 只要。然而，用细丝 Filamet™ 打印的部件在烧结后具有相应贱金属的特性。

这方面的一个例子是灯丝 Filamet™ Copper：用 Filamet™ Copper 印刷的部件在经过分解过程之前不会具有导电性能。

图片 1：由未烧结和烧结高碳钢制成的 Filamet™ 锥体。资料来源：虚拟铸造厂。

3D 打印件烧结后的结果将是全金属件 ，这是迄今为止在 3D FDM 打印中不可想象的事情。因此，使用 Filamet™，可以实现类似于 DMLS 技术的特性，但有一定的局限性 .

由于需要烧结用这种灯丝打印的零件，在没有 PLA 的情况下，零件将具有：

• 一定的孔隙率
• 体积减少
• 非各向同性

视频 2：Filamet 细丝的密度。资料来源：虚拟铸造厂。

目前，Filamet™ 具有以下细丝：

• 不锈钢 316 L - 80 % 金属颗粒 + 20 % PLA
• 铜牌 - 80 % 金属颗粒 + 20 % PLA
• 铜 - 90 % 金属颗粒 + 10 % PLA
• 6061 铝 - 65% 金属颗粒 + 35% PLA
• 高碳钢 - 75% 金属颗粒 + 25% PLA
• 钨 - 95% 金属颗粒 + 5% PLA

Filamet 铜 Filamet 布朗斯 Filamet acero
inox 316L Filamet
铝 6061

Filamet™ 的特点

Filamet™ 细丝的密度远高于标准 PLA ，由于金属颗粒的含量高以及所涉及的单个金属的密度。

使用 Filamet™ 细丝打印时，建议使用硬化钢喷嘴，因为细丝中含有高比例的金属颗粒。此外，根据材料的不同，应使用出口直径至少为 0.6 毫米的喷嘴以避免堵塞。钨丝 Filamet™ 除外，它允许使用最大出口直径为 0.3 毫米的喷嘴；以及高碳钢长丝 Filamet™，这需要使用至少 0.8 毫米出口直径的喷嘴。

图片 2：黄铜喷嘴与硬化钢。来源：E3D。

这些细丝的高金属颗粒负荷的另一个结果是细丝在熔化之前更加脆弱 ，因为它们的组合物中含有非常小百分比的粘合聚合物。然而，由于 The Virtual Foundry 进行的长期研究和开发，这种脆弱性在其细丝中越来越少；如以下视频所示：

视频 3：Filamet 细丝的脆性。资料来源：虚拟铸造厂。

在打印长丝 Filamet™ 的过程中，长丝在进入挤出机之前尽可能笔直是非常重要的，但由于缠绕，这些长丝具有一定的曲率。为了解决这个问题，Virtual Foundry 推出了 Filawarmer，这是一种由加热灯丝的圆筒和温度控制器组成的装置。

图 3：放置在灯丝线圈内的 Filawarmer。资料来源：虚拟铸造厂。

该设备必须垂直放置在线圈内部，输入端尽可能靠近灯丝线圈，输出端与挤出机的输入孔对齐。 Virtual Foundry建议悬挂加热筒，让线圈自由转动。

视频 4：Filawarmer。资料来源：虚拟铸造厂。

当材料通过加热筒时，它会失去曲率并增加其柔韧性； 降低抗拉强度以防止断裂并便于打印 .

当使用长丝 Filamet™ 打印时，它们对基底的出色附着力 必须考虑在内。因此，建议使用蓝色胶带以避免在移除打印件时损坏打印基底。

Filamet™ 烧结

一旦从印模底座上取下，部件必须被烧结以获得完整的金属部件。通过这个过程，构成灯丝一部分的 PLA 被去除。在执行此过程之前，这些零件将不具有构成所用灯丝的贱金属的特性。

视频 5：Filamet 常见问题解答。资料来源：虚拟铸造厂。

烧结 是由压实金属粉末形成的物体制造固体部件的过程，在低于熔化温度的温度下对其进行热处理，但温度高到足以将金属颗粒以抵抗的方式结合在一起，从而产生完全固体块。

烧结可在开放环境烘箱或真空或惰性环境中进行 .在我们的帖子“如何使用 FDM 打印实现全金属部件”中，您可以了解更多关于烧结以及可用于执行此过程的不同烘箱的信息。

如果您没有满足使用 Filamet™ 灯丝烧结 3D 打印部件的要求的熔炉，您可以联系我们，我们将告知您在我们的设施中进行烧结的可行性和条件。

Filamet™ 后处理

一旦用长丝 Filamet™ 烧结了长丝打印件，就可以像金属件一样通过打磨和抛光表面进行后处理。建议使用水砂纸减少印刷线条和其他小变形，每次使用更细粒度的砂纸。

最后，您可以使用带有抛光盘的旋转工具并涂上抛光膏以获得所需的光泽。根据灯丝的基体金属，烧结后的部件可以进行研磨、加热平滑甚至焊接。

The Virtual Foundry 的灯丝 Filamet™ 首次允许通过 3D FDM 打印制造完全金属的部件，需要相对简单的后处理。

对于不同的行业领域来说，这是一个非常重要和有用的突破：3D 打印机制造商、生物医学创新、喷气发动机开发、辐射屏蔽、太空探索、核能、牙科、艺术家或时装设计。