Полное руководство по 3D-печати металлической нитью

Металлические детали, созданные с помощью технологии 3D-печати, стали более доступными для широкого круга профессионалов благодаря использованию цельнометаллических деталей от filament. Эта технология, также известная как «связанное осаждение металла» (BMD) или «осаждение металлов моделирования» (MDM), позволяет печатать детали из металла, которые можно использовать в самых разных областях – от замены запчастей для радиаторов до создания литьевых пресс-форм.

Раньше технология 3D-печати с использованием металлической нити была новинкой, но теперь она становится всё более популярной и востребованной. Изготовление металлических деталей с помощью этой технологии не только значительно дешевле других методов 3D-печати металла, но и устраняет многие требования безопасности, связанные с использованием лазеров и сыпучих металлических порошков. При этом сохраняется та же свобода дизайна и очень похожее качество деталей.

Сегодня производители настольных 3D-принтеров, использующих метод наплавления (FDM), такие как Anycubic, выпустили профили принтеров для печати металлическими нитями на своих недорогих моделях. Другие производители FDM-принтеров, например, UltiMaker, BCN3D и Zortrax, предлагают комплекты, включающие профили, нить накала и сопла, которые позволяют превратить полимерные принтеры в устройства для работы с металлическими материалами.

Третья категория настольных 3D-принтеров предназначена специально для печати металлическими нитями, например, Forge1 от Raise3D или Metal X от Markforged. Даже крупные сервисы 3D-печати, такие как Craftcloud, добавили металлические нити в список доступных материалов, что делает печать металлическими нитями ещё более доступной.

Какие детали можно изготовить с помощью этого варианта FDM metal? И почему вы можете захотеть его использовать? В этой статье мы расскажем об уникальных возможностях этого метода, покажем, как печатать металлическими нитями, и какие механические свойства можно ожидать. Кроме того, мы рассмотрим лучшие 3D-принтеры для производства металлических деталей из металлических нитей.

Сравнение

Что такое металлическая нить?

Металлическая нить для печати металлических деталей состоит из пластиковой основы, которая равномерно пропитана металлическими частицами. Это уникальный тип композитной нити.

При правильном использовании из неё можно получить прочные, химически стойкие металлические детали почти без пор (более 98%).

В отличие от других типов нитей, металлическая нить требует двухэтапного процесса после печати. Сначала нужно удалить полимер с отпечатка с помощью химического растворителя. Затем отпечаток помещается в печь для спекания, где происходит конденсация в металлическую деталь.

Это не просто металл металлического цвета или декоративный металл

Не путайте эти металлические нити с нитями, предназначенными для декоративных целей. Металлические нити, которые называют просто «алюминий» или «медь» в зависимости от цвета, а некоторые продаются как PLA + metal, содержат лишь от 5 до 40% металлического порошка.

Некоторые декоративные металлические нити, например, MetalFil Classic Copper от Formfutura и железонаполненный PLA от ProtoPasta, содержат до 80% металлического порошка, но предназначены только для создания иллюзии металла. Они не требуют дополнительной обработки для удаления пластика, однако их можно очистить щёткой, отшлифовать или отполировать, чтобы они выглядели и ощущались как металл. Помимо использования в декоративных целях, эти материалы отлично подходят для создания визуальных прототипов деталей, которые в итоге будут изготовлены из металла, например, отлиты или напечатаны на 3D-принтере другим способом.

Как печатать металлической нитью

Главным преимуществом металлической нити является её простота в использовании с обычным 3D-принтером. Однако не стоит обманываться.

Хотя нить будет работать практически на любом принтере FDM с подогреваемым соплом из закалённой стали (которое может достигать температур от 180 до 220 градусов Цельсия), для печати металла требуется больше, чем вы могли бы подумать.

Конструкция детали, ориентация, толщина стенок и опорные конструкции при использовании металлической нити отличаются от других типов нитей. Теоретически, вы можете печатать металлическими нитями на принтерах стоимостью менее 200 долларов, таких как Ender 3 или Anet A8. Однако обязательно следуйте рекомендациям по применению производителя нитей и вашего принтера.

Ещё одно предостережение при печати металлической нитью: если ваш принтер не «сертифицирован» для использования с этим материалом, вам нужно быть особенно внимательными. Как и в случае с любыми другими нитями, существуют идеальные настройки слайсера и принтера, которые гарантируют максимальную отдачу от материала с самого начала. Не экспериментируйте с температурой слоя и скоростью экструзии, чтобы не тратить много нити в процессе.

Например, некоторые производители FDM-принтеров, такие как Makerbot, UltiMaker, Raise3D, Zortrax и BCN3D, сертифицировали металлическую нить марки Ultrafuse для использования в своих принтерах. Они работали с производителем Ultrafuse BASF Forward AM, чтобы создать идеальные настройки принтера после длительных периодов тестирования и экспериментов.

Другие принтеры могут соответствовать требованиям по минимальной температуре слоя и сопла, но если производители не тестировали или не сертифицировали печать металлическими нитями, могут возникнуть сбои при печати, прежде чем вы подберете идеальные настройки. Стоимость металлической нити начинается от 150 долларов за 500 грамм.

Подобрать нужную скорость печати также может быть непросто, если производитель принтера её не предусмотрел. Металлическая нить печатает относительно медленно. В зависимости от вашего 3D принтера и конструкции детали, вам следует начинать печать со скоростью 30 мм/с или 40 мм/с, аналогичной скорости, используемой для печати нейлона.

На этом рисунке, созданном компанией Markforged, показаны этапы 3D-печати металлическими нитями. Однако мы решили внести изменения в последний этап, чтобы было более ясно, что ваша деталь может дать усадку в пределах от 15% до 20%.

Ваши металлические детали будут сжиматься

Важно помнить, что детали могут дать усадку во время обработки (от 18% до 25% от первоначального объёма, в зависимости от конструкции и бренда накаливания). Пластик из них удаляют, а оставшийся металл конденсируется. Это создаёт дополнительные сложности при печати функциональных деталей, где точность размеров имеет первостепенное значение.

Однако коэффициент усадки остаётся постоянным, поэтому вы можете соответствующим образом масштабировать свои исходные модели CAD. Программное обеспечение для нарезки автоматически рассчитает это для вас.

Forward AM предлагает технологию Ultrafuse с узким интервалом усадки — 16–17% по оси XY и 19–20% по оси Z. При использовании металлической нити Filamet от Virtual Foundry можно запланировать усадку отпечатка примерно на 5% для меди и бронзы и на 10% для стали, следуя опубликованному компанией процессу промывки / спекания.

Если процесс очистки пройдёт успешно, Z покажет расширение, но в целом усадка должна быть чуть больше, чем X и Y. По данным компании, минимальная усадка составляет 7–10%. Конечные детали будут иметь плотность 80–85%, но можно спекать их дольше, что означает большую усадку и более высокую плотность.

Некоторые производители принтеров предлагают в комплекте блок обезжиривания и блок спекания, а также программное обеспечение для рабочего процесса. Это помогает гарантировать соответствие ваших деталей рекомендациям по проектированию и оптимизацию всех настроек печати и спекания.

При использовании нитей, пропускающих фазу обезжиривания, таких как Virtual Foundry и Nanovia, необработанные детали необходимо погружать в порошок оксида алюминия на этапе термического обезжиривания. Это ещё один приобретаемый материал, но менее дорогостоящий, чем устройство для обезжиривания.

Дизайн для металлической нити

Если вы привыкли печатать изделиями из полимерных нитей, то знайте, что при работе с металлическими нитями есть некоторые особенности, связанные с процессом обезжиривания и спекания. Вам может показаться, что ваша деталь напечатана идеально, но после того, как вы достанете её из печи или получите из службы спекания, она может выглядеть сильно деформированной.

Согласно руководству по печати металлическими нитями, разработанному MakerBot (ныне являющимся частью UltiMaker), чтобы предотвратить смятие или деформацию в процессе обвалки и спекания, необходимо соблюдать следующие пропорции:

• соотношение высоты к ширине должно быть меньше 3:1;

• соотношение высоты стенки к ширине — меньше 6:1.

MakerBot также рекомендует:

• печатать детали как можно более плоскими;

• добавлять как можно больше опор, чтобы повысить долговечность деталей в процессе обвалки и спекания.

Стратегическое использование ориентации деталей и опорных конструкций на этапах печати и последующей обработки может значительно снизить разрушение и деформацию деталей.

Требуется постобработка

При 3D-печати металлическими нитями не получаются прочные или сразу готовые к использованию металлические детали. Такие детали называются «зелёными», поскольку они очень хрупкие и обладают лишь небольшим количеством металлических свойств. Для получения прочных металлических деталей необходима дополнительная обработка.

После печати «зелёные» детали проходят процесс обезжиривания. Это может быть тепловая обработка или использование растворителей для растворения остатков пластика или связующего компонента. В результате на детали создаются открытые поры, которые образуют пористую часть, называемую «коричневой».

Однако есть исключение — металлическая нить марки Filamet не требует химической обработки. Вместо этого для удаления пластикового связующего используется тепло от печи. Производители 3D-принтеров Desktop Metal и Rapidia, в которых используется металлическая паста, а не нить, также используют двухэтапный процесс спекания, который пропускает этап обезжиривания.

Затем «коричневая» деталь спекается в печи при температуре чуть ниже температуры плавления. Это позволяет удалить остатки связующего и сплавить частицы металла, образуя плотные детали. Большинство материалов с металлическими нитями можно спекать в обычных печах, если они выдерживают температуру спекания в течение нескольких часов.

Аутсорсинг обвалки и спекания

На этом этапе вас может заинтересовать дополнительное оборудование. Некоторые производители предлагают набор машин, в который входят принтер, очистительная машина или обезжириватель, а также печь для спекания. С помощью этого оборудования вы сможете завершить весь процесс самостоятельно и координировать или автоматизировать его с помощью одного программного обеспечения.

Однако для 3D-печати металлических деталей вам не обязательно иметь обезжиривающее устройство или печь для спекания. Экономия при печати нитями с металлическим наполнителем заключается в том, что вам не нужно оборудование для последующей обработки. Вы можете отправить свои детали для профессиональной последующей обработки.

Механические свойства металлических деталей из металлической нити

Металлическая нить появилась уже довольно давно и сейчас широко используется в 3D-печати. Она прочнее, чем почти все пластмассы, которые применяются в обычной настольной FDM-печати. Детали, созданные с помощью этой технологии, обладают свойствами, которые вы ожидаете от цельнометаллических компонентов.

Обычно металлическую нить используют для создания сопел, шестерён, прототипов медицинских инструментов и клапанов. Однако детали, изготовленные из металлической нити, обычно не применяются для производства компонентов, которые будут испытывать очень высокие нагрузки.

Несмотря на то, что 3D-печать металлической нитью может быть не лучшим выбором для применений, где требуется особая прочность, экономические факторы производства некритичных деталей из плотного металла на недорогом FDM-принтере могут склонить чашу весов в пользу этого метода для некоторых применений с высокими нагрузками.

Свойства деталей для 3D-печати металлическими нитями

Исследования компании Forward AM показали, что металлические детали, созданные с помощью 3D-печати из нержавеющей стали Ultrafuse 316L, обладают следующими характеристиками:

• Предел прочности при растяжении в горизонтальном направлении (XY) составляет 561 МПа, а в вертикальном направлении (ZX) — 521 МПа. Для сравнения, деталь, изготовленная методом литья под давлением, показала предел прочности при растяжении 540 МПа в обоих направлениях.

• 3D-печатная деталь оказалась вдвое менее устойчивой по линиям слоёв (ZX) при подъеме тяжёлого предмета, чем деталь, изготовленная методом литья. Однако в направлении XY они были сопоставимы.

• Ориентация печати, то есть определение направления линий слоя, играет важную роль в качестве детали.

• Предел текучести, или напряжение, соответствующее точке начала деформации материала, был значительно выше для 3D-печатной детали (251 МПа в XY и 234 МПа в ZX), чем для детали, изготовленной методом литья (180 МПа).

Но как насчет слоев? Недавнее исследование показало, что когда направление слоя параллельно направлению растяжения, детали обладают гораздо меньшей прочностью, чем когда направление слоя перпендикулярно направлению растяжения. Исследование проводилось не с использованием Ultrafuse или Filamet, а с использованием связующего материала, состоящего на 60% из металла и на 40% из пластика, созданного для экспериментов.

В технических данных Ultrafuse указаны аналогичные значения прочности по XY и YZ. Тем не менее, дизайн компонентов для 3D-печати и ориентация печати играют решающую роль. Чтобы снизить риск механической нестабильности, Forward AM рекомендует перед печатью выполнить «симуляцию устойчивости при снятии пленки», следуя их онлайн-рекомендациям.

Это позволяет оценить внутренние напряжения для оценки структурной целостности детали во время снятия изоляции, а также даёт визуальное представление о том, какие конструктивные особенности подвергаются риску.

Это моделирование спекания предлагается в качестве услуги с помощью виртуальных инженерных служб Forward AM. С помощью таких инструментов вы можете определить, является ли печать металлическими нитями оптимальной для ваших деталей.

Лучшие металлические нити

Если у вас нет 3D-принтера, который может печатать только фирменными металлическими нитями, например, от Markforged или Desktop Metal, то вам всё равно доступен выбор металлических нитей. Хотя на рынке сейчас представлено не так много брендов, всё же есть из чего выбрать.

Для использования нити Ultrafuse 316L вам потребуется износостойкая насадка, например, стальная или рубиновая.

Ultrafuse от Forward AM

BASF Ultrafuse — это металлические нити, предназначенные для 3D-печати. Они изготавливаются из нержавеющей стали 316L и нержавеющей стали с PH 17-4.

Компания BASF — одна из крупнейших химических компаний в мире. Её материнская компания Forward AM использует для производства металлических нитей технологию Ultrafuse.

Нить Ultrafuse 17-4 PH, также известная как тип 630, представляет собой нержавеющую сталь, закалённую хромом и медью. Она обладает магнитными свойствами и сохраняет свою прочность и устойчивость к коррозии при температурах до 315 °C.

Нить Ultrafuse 316L подходит для широкого спектра применений, включая изготовление оснастки, приспособлений, функциональных деталей и прототипов.

Стоимость килограмма нити составляет около 129 долларов, а катушки весом 3 кг — около 465 долларов за Ultrafuse 316L и 349 долларов за Ultrafuse 17-4 PH. Также доступны катушки весом 1 кг.

Хотя эта нить дороже стандартных полимерных нитей для 3D-печати, она дешевле многих нитей из ПА, армированных углеродным волокном. По данным Forward AM, использование Ultrafuse позволяет значительно снизить затраты на производство металлических компонентов малого и среднего размера.

В зависимости от конструкции и размера детали, использование Ultrafuse может быть дешевле, чем любая другая технология metal AM. Forward AM утверждает, что печать Ultrafuse 316L в 1,4–2 раза дешевле, чем печать большинством металлических порошков на промышленных металлических принтерах.

Filamet от Virtual Foundry

The Virtual Foundry — американский производитель материалов, который специализируется на металлических нитях. Компания предлагает девять видов Filamet, включая нержавеющую сталь 316L, сталь Inconel 718-34 F, титан, медь, алюминий и инструментальную сталь H13, которая появилась в ассортименте только в 2023 году.

Нержавеющая сталь 316L

Нержавеющая сталь 316L — один из самых популярных материалов, предлагаемых The Virtual Foundry. Она содержит около 85% металла и может использоваться на любом FDM-принтере, но требует дополнительного оборудования для печати. Например, для печати с использованием 316L понадобится подогреватель нити для предварительного нагрева материала.

Filamet можно печатать при более низкой температуре сопла (205-235 °C) и гораздо более низкой температуре слоя (40-50 °C). Для нити TVF требуется сопло из нержавеющей стали диаметром 0,6 мм, в то время как для Ultrafuse можно использовать более стандартную насадку диаметром 0,4 мм.

Цены

Цены за килограмм варьируются от 273 долларов за нержавеющую сталь объёмом 319 литров до 832 долларов за титан. The Virtual Foundry предлагает профили принтера, которые можно загрузить в программное обеспечение slicer для экспериментов с материалом.

Для последующей обработки материала требуется только один этап — нагрев в печи. Компания продаёт печи двух размеров — Starter и Pro — и предоставляет инструкции по спеканию.

Диаметры и размеры катушек

Материалы доступны в трёх диаметрах: 1,75 мм, 2,85 мм и в виде гранул. Размеры катушек составляют 500 г и 1 кг. Состав материала: 80% нержавеющей стали 316L или нержавеющей стали с PH 17-4 и 20% пластичного полимера.

Рекомендации по печати

Температура сопла: 205–235 °C.

Температура слоя: 40–50 °C.

Охлаждение: не требуется.

Скорость печати: 30 мм/с для начала.

Монтажная пластина: любой материал, но с прослойкой между печатью и основой (например, синяя малярная лента или клейкая палочка).

Сопло: 0,6 мм или больше, стандартная нержавеющая сталь.

Zetamix от Nanoe

Zetamix от Nanoe из нержавеющей стали 316L — 1500 долларов за 3 кг.

Zetamix от Nanoe H13 Steel — 1500 долларов за 3 кг.

Компания Nanoe, производитель материалов из Франции, предлагает две нити: из нержавеющей стали 316L и из инструментальной стали H13. Содержание металла в связующем этих нитей составляет от 52 до 55%, что позволяет печатать при более низкой температуре сопла по сравнению с другими марками.

Производитель заявляет, что усадка изделий может составлять от 16% до 21,3% в зависимости от материалов и дизайна, а плотность готовых деталей — от 90% до 91%.

Цена за 500 грамм нити из нержавеющей стали 316L и инструментальной стали H13 у дистрибьюторов по всему миру составляет чуть менее 300 долларов за килограмм.

Nanoe также предлагает онлайн-рекомендации по печати и удалению загрязнений для материалов 316L и H13.

Характеристики нитей:

• Диаметр: 1,75 мм и 2,85 мм;

• Размеры катушки: 500 г и 1 кг;

• Состав материала: 55% нержавеющей стали 316L или 52% стали H13;

• Температура сопла: 180 °C;

• Температура слоя: 30 °C;

• Охлаждение: не требуется;

• Скорость печати: от 15 до 50 мм/с в зависимости от формы детали;

• Сопло: 0,6 мм или больше, стандартная нержавеющая сталь;

• Рекомендуемые начальные коэффициенты масштабирования: X & Y 120%, Z 125%.

Mt 316L от Nanovia

Нержавеющая сталь марки Mt 316L — 900 долларов за 3 килограмма.

Компания Nanovia, другой французский производитель материалов, предлагает нить из нержавеющей стали марки 316L с низким содержанием углерода. По заявлению производителя, благодаря особой формуле, печатные детали можно спекать без предварительной химической обработки. Цена за 500 грамм составляет около 150 долларов.

Нить Mt 316L позволяет печатать детали из плотной нержавеющей стали на стандартном 3D-принтере. После спекания, как утверждает Nanovia, получается деталь из 100% нержавеющей стали.

Характеристики нити:

• диаметры: 1,75 мм и 2,85 мм;

• размер катушки: 500 грамм;

• температура сопла: 170–100 °C;

• температура слоя: 40–60 °C;

• скорость печати: от 20 до 40 мм/с в зависимости от формы детали;

• сопло: 0,6 мм или больше, стандартная нержавеющая сталь;

• усадка: 10–15%.

ЛУЧШИЕ 3D-ПРИНТЕРЫ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ НИТИ

Markforged Metal X Gen2

В 2017 году компания Markforged представила Metal X — один из самых доступных на тот момент металлических 3D-принтеров. Стоимость этого устройства была значительно ниже, чем у промышленных машин, которые стоили более 500 000 долларов.

С тех пор многое изменилось, однако Metal X продолжает оставаться одним из наиболее популярных решений для 3D-печати металлом. Его выбирают тысячи клиентов по всему миру.

Metal X — это 3D-принтер с двумя экструдерами и камерой с подогревом. Толщина слоя при печати может достигать 50 микрон. В отличие от многих других производителей, Markforged предлагает шесть видов металлов для печати, включая медь и Iconel. К каждому металлу прилагается спецификация с описанием механических свойств, которые можно ожидать от печатаемых деталей. Например, плотность меди после печати составляет 98%, относительное удлинение при разрыве — 45%, а предел прочности при растяжении — 193 МПа.

Удаление поддержки — это сложный процесс в 3D-печати металлом. Markforged предлагает уникальное решение: между слоем металла и металлическими опорами находится тонкий керамический разделительный слой. Он позволяет быстро и легко извлекать опоры без использования инструментов.

Markforged также предлагает оборудование для обезжиривания и мойки деталей, а также печь для спекания и агломератор. Это позволяет клиентам организовывать производство металлических деталей самостоятельно и изготавливать их за одну ночь.

Система цельнометаллической 3D-печати управляется с помощью корпоративного облачного программного обеспечения Eiger workflow. Оно позволяет хранить цифровой инвентарь деталей, чтобы их можно было распечатать на любом принтере Metal X. В Eiger также есть функция моделирования деталей, которая помогает проверить производительность детали и настройки печати перед началом процесса.

Metal X стоит около 99 000 долларов. Стоимость всех трёх устройств составляет около 200 000 долларов. Стоимость материалов варьируется от 150 до 300 долларов за катушку объёмом 200 куб. см.

Настольная система Metal Studio System 2

Desktop Metal был одной из первых компаний, внедривших технологию 3D-печати металлом. Они создали систему, которая снизила стоимость и упростила использование металлических 3D-принтеров.

В 2016 году компания представила свою студийную систему, которая позволяет создавать детали с плотностью до 98%. Это значит, что детали, напечатанные с помощью этой системы, по своим свойствам похожи на литые детали.

В отличие от традиционной печати нитью на катушке, Desktop Metal использует связанные металлические стержни. Порошок металла, скреплённый полимерным связующим, поставляется в многоразовых картриджах. Это позволяет загружать материал во время печати и безопасно хранить его.

Все материалы, используемые в системе Studio, поставляются с таблицами механических свойств, чтобы вы могли знать, чего ожидать. Например, медные детали Desktop Metal имеют относительное удлинение при разрыве 37% и предел прочности при растяжении 193 МПа.

После выпуска системы Studio компания Desktop Metal разработала технологию material technology. Эта технология создала двухэтапный процесс «от принтера до спекания», исключив этап обезжиривания. Благодаря запатентованным рецептурам материалов можно помещать печатные детали непосредственно в печь без необходимости обычной стадии обезжиривания растворителем. Это экономит время, материалы с использованием растворителя и необходимость в устройстве для обезжиривания.

Desktop Metal был одним из пионеров в этой технологии и заложил основы, которым следуют другие производители принтеров. Их решение включает в себя принтер, запатентованные материалы, собственное программное обеспечение, печь для спекания и съёмные опоры с керамическим соединительным материалом. Это позволяет легко извлекать детали вручную.

Программное обеспечение принтера упрощает процесс 3D-печати металлическими нитями. Оно автоматически масштабирует деталь, ориентирует её для наилучшей печати и создаёт съёмные опоры. Вам нужно лишь загрузить дизайн и следовать пошаговым инструкциям, которые предоставляет встроенный пользовательский интерфейс.

Компания заявляет, что встроенные профили печати позволяют создавать детали всего за несколько кликов. Для тех, кто хочет большего контроля над процессом, Studio System 2 предлагает более 90 настраиваемых параметров печати.

Печь Studio System 2 разработана как самая простая в использовании система спекания. Она сначала нагревает детали, чтобы удалить связующие вещества, а затем повышает температуру почти до плавления. Встроенные температурные профили, настроенные для каждой сборки и материала, обеспечивают равномерный нагрев и охлаждение без остаточных напряжений, которые могут возникнуть в лазерных системах.

Вместе 3D-принтер Studio System и печь стоят около 275 000 долларов.

Характеристики 3D-принтера Studio System:

• Объём сборки: 300 x 200 x 200 мм;

• Высота слоя (в зелёном состоянии): 50 микрон;

• Рабочая поверхность с подогревом: 70 °C;

• Максимальный вес сборки (в зелёном состоянии): 6,5 кг.

Raise3D Forge1

Forge1 от Raise3D — это профессиональный широкоформатный металлический 3D-принтер, который является частью фирменного решения MetalFuse. В состав решения входят сам принтер, устройство для обезжиривания D200-E и вакуумная агломерационная печь S200-C с температурой спекания 1500 ℃.

С помощью этих трёх машин компания Raise3D предлагает оптимизированный рабочий процесс для производства металлических деталей. Программное обеспечение автоматически учитывает усадку при печати, чтобы окончательный размер после обезжиривания и спекания был точным и пригодным для использования.

Принтер Forge1 оснащён двойным экструдером, автоматическим выравниванием слоя, датчиком истечения нити и HEPA-фильтром с активированным углём. Система MetalFuse печатает из нержавеющей стали BASF Forward AM Ultrafuse.

Двойной экструдер удобен для печати с использованием поддерживающего слоя BASF Ultrafuse. Этот материал из оксида алюминия используется для «послойной изоляции». Другими словами, после спекания он обеспечивает возможность отрыва подложек в качестве разделительного слоя между подложкой и отпечатками.

Raise3D ориентирует Forge1 на мелкосерийное производство деталей конечного назначения с выдающимися механическими свойствами. Печатные металлические детали на 97% состоят из металла.

Недавно компания анонсировала новую услугу для владельцев Forge1. Она проверяет и оптимизирует дизайн вашей 3D-модели, чтобы гарантировать достижение наилучших результатов печати и последующей обработки.

Стоимость BASF Ultrafuse 316L stainless составляет около 500 долларов за катушку весом 3000 граммов. Нержавеющая сталь 17-4 PH немного дешевле. Металлический принтер Forge1 продаётся по цене около 10 000 долларов. Цена на полный комплект машин не разглашается.

Характеристики Forge1:

• Объём сборки: 300 × 300 × 300 мм

• Диаметр нити: 1,75 мм

• Минимальная высота слоя: 100 микрон

• Температура слоя: 120 ℃.

BCN3D Epsilon W50 с металлическим корпусом

В ноябре 2021 года производитель принтеров BCN3D представил свой набор Metal Pack. В него входят нити из нержавеющей стали Ultrafuse (316L и 17-4 PH), клей Magigoo, программное обеспечение и два горячих наконечника. Стоимость набора составляет около 1200 долларов.

BCN3D также предлагает конкретные рекомендации по проектированию для создания металлических деталей.

Набор Metal Pack можно использовать не только с W50, но и со всей линейкой 3D-принтеров Epsilon (W50SC, Epsilon W27 и W27SC). Он доступен в разных размерах и по разным ценам, что позволяет ознакомиться с производством металлических деталей.

Металлическая упаковка предназначена для производства запасных частей, функциональных прототипов и инструментов. Она в основном используется в фармацевтической, пищевой, автомобильной, аэрокосмической и производственной отраслях.

Как отмечается в сообщении компании, детали, изготовленные с помощью этого набора, имеют практически идентичные характеристики с деталями, созданными методом литья металла под давлением или с ЧПУ. Кроме того, они предлагают удобное для офиса решение с большей свободой проектирования.

BCN3D — это профиль для печати по металлу, который используется в слайсере Stratos. Он позволяет избежать внутреннего напряжения в деталях во время печати.

После печати детали проходят внешнюю обработку и спекание через сеть авторизованных сервисных поставщиков Forward AM. Стоимость этих процессов составляет около 50–80 долларов за килограмм.

Стоимость самого принтера Epsilon W50 — 8500 долларов, а Epsilon W27 — 7000 долларов.

Пакет BCN3D Metal Pack включает:

• 1 катушку BASF 316L весом 3 кг;

• 1 катушку BASF весом 17-4PH 3 кг;

• 2 Hotend M;

• 1 Magigoo Pro Metal;

• 2 латунных стеклоочистителя.

Стоимость комплекта — 1200 долларов.

Epsilon W50 имеет архитектуру IDEX (независимую систему с двумя экструдерами). Объём сборки — 420 x 300 x 400 мм, а температура подогрева рабочей платформы  — 120 °C.

UltiMaker S5 с металлическим комплектом расширения

В комплект входит всё необходимое для 3D-печати металлических деталей на устройстве Ultimaker S5. В него входит металлическая нить Ultrafuse из нержавеющей стали с биркой. Эта бирка позволяет вашему принтеру автоматически распознавать материал и запускать соответствующий профиль печати. Также в комплект входит нить Ultrafuse Support Layer (доступна только в Европе), два специальных печатающих стержня, металлический клей Magigoo Pro и доступ к материалам Академии 3D-печати Ultimaker.

Комплект ещё не готов для использования с устройством S7. Однако программное обеспечение Cura от UltiMaker может помочь с расчётами усадки и другими настройками, что может сделать печать металлической нитью более простой и предсказуемой.

«Набор для расширения Ultimaker Metal идеально подходит для печати нестандартных деталей, таких как инструменты, приспособления, запасные части, функциональные прототипы и вспомогательные компоненты», — говорит Андреа Гасперини, менеджер по продуктам компании Ultimaker. «Этот комплект предоставляет доступ к полному и проверенному рабочему процессу 3D-печати».

В комплект расширения Ultimaker Metal входят:

• BASF Forward AM Ultrafuse 17-4 PH (1 кг);

• поддерживающий слой BASF Forward AM Ultrafuse (300 г) (только в ЕС);

• упаковка экологически чистых деталей и ваучер на постобработку;

• Ultimaker Print Core CC 0.4;

• Ultimaker Print Core DD 0.4;

• клей Magigoo Pro для металла (50 мл);

• бесплатное программное обеспечение Ultimaker Cura с оптимизированными функциями нарезки металлических деталей;

• доступ к эксклюзивному электронному учебному контенту metal FFF в Ultimaker Academy.

Цена комплекта составляет 1500 долларов.

Технические характеристики S5:

• архитектура: двойной экструдер;

• объём печати: 330 x 240 x 300 мм;

• температура сопла: 180–280 °C;

• минимальное разрешение слоя: 20 микрон с соплом 0,25 мм.

Цена: $8,000.

Zortrax M300 Dual с цельнометаллическим корпусом

Zortrax — один из новейших производителей 3D-принтеров FDM. Компания работает с BASF Forward AM над созданием наборов для печати цельнометаллических деталей на своих принтерах M300 и Edural.

Комплект Zortrax Full Metal Package позволяет печатать модели на 3D-принтере из двух наиболее часто используемых типов стали: хирургической нержавеющей стали марки 316L и закалённой стали с PH 17-4.

Для печати металлическими нитями необходимо заменить стандартный модуль горячего подключения принтера на тот, который входит в комплект поставки. Затем следует загрузить входящие в комплект печатающую и вспомогательную нити, покрыть платформу сборки металлическим клеем Magigoo Pro. После этого можно приступить к печати деталей с настройками по умолчанию в Z-Suite.

После завершения печати детали отправляются на постобработку, которая входит в комплект. По завершении процесса металлические детали с постобработкой будут доставлены к вашему порогу.

Zortrex включает в себя пошаговое руководство по 3D-печати металлическими нитями, в котором изложены специальные рекомендации по дизайну для 3D-печати металлическими нитями.

Комплект Zortrax Full Metal Package включает:

• катушка весом 1000 г из нержавеющей стали BASF Ultrafuse 316L or Ultrafuse 17-4 PH;

• поддерживающий слой BASF Ultrafuse на катушке 300 г (только в ЕС);

• клей Magigoo Pro Metal 50 мл;

• двойной модуль горячего конца M300 со стальной насадкой;

• трубка из ПТФЭ с адаптером;

• ваучер на постобработку 1000 г металлических деталей;

• пузырчатая пленка для закрепления деталей, напечатанных на 3D-принтере, при транспортировке.

Цена комплекта: $750.

Zortrax M300 Dual имеет следующие характеристики:

• объём сборки: 265 x 265 x 300;

• разрешение слоя: 90–290 микрон;

• экструдер: двойной;

• максимальная температура экструдера: 290 °C;

• максимальная температура слоя: 105 °C.

Обратная сторона металлической нити

Металлическая нить — это экономичный способ начать 3D-печать металлом. Она позволяет снизить стоимость металлических деталей небольшого объёма на 90% по сравнению с индивидуальным производством традиционными методами.

Однако 3D-печать металлическими нитями можно сделать ещё более эффективной. Существуют перспективные технологии, в которых используются обычные металлические материалы, такие как проволока и гранулы, применяемые при литье металла под давлением. Эти технологии могут позволить исключить стадии обезжиривания и спекания, характерные для 3D-печати металлическими нитями, и значительно снизить стоимость сырья.

Металлическая нить менее опасна, чем металлический порошок, но она всё равно изготавливается из металлического порошка, который является дорогостоящим и энергозатратным продуктом. Для удаления загрязнений требуются растворители, а печи потребляют большое количество энергии и газов, таких как аргон. Передача деталей на аутсорсинг для последующей обработки также увеличивает воздействие на окружающую среду и стоимость.

При выборе способа производства металлических деталей, включая использование принтера по запросу, важно взвесить все плюсы и минусы, чтобы найти оптимальное решение для вашего применения.