如何选出最佳的3D打印机金属丝?

zhiyongz2022-09-223D打印新闻浏览:22

       导读:纯金属精确3D打印物体是一个十分吸引人的概念。只有使用合适的金属 3D 打印机才能真正实现,而这又很昂贵,人们往往“望而却步”。有调查显示,纯金属3D打印的最低投资为 50,000 美元,通常在 100,000 美元及以上。通常需要使用特殊材料进行打印,并且需要一个非常昂贵的打印机来“完成”打印。如果您能接受与金属相似但不完全是金属的东西,那么可以选择“金属丝”。这是一个比较“经济”的方法,可用于打印金属物体。


什么是金属丝?


△狮子雕像是用 Formfutura 的 MetalFil Classic Copper 打印的(来源:Formfutura)
      金属 3D 打印灯丝本质上是添加了一些金属的普通长丝。这意味着它可以与普通的桌面 FDM 打印机一起使用(但可能带有特殊的喷嘴)。金属丝有多种材料,从铜和青铜到铁和不锈钢。金属丝打印品更坚固,看起来类似于铸造金属。打印品还可进行正常的后处理,例如抛光等。

要注意,如果你想要一根带有实际金属的长丝,你需要搜索“复合材料”或“金属填充”这个词。注意若名称中只有“金属”的长丝,可能并不是你想找的东西,因为这可能只是表示具有金属色或光泽的长丝。

还要知道,尽管制造商可能会列出其长丝中金属的百分比,您要能够分辨这个百分比是体积还是重量; Formfutura 的 Classic Copper 长丝具有“80% 的铜填充”。然而,考虑到 3 g/cm 3 的规定密度(介于 PLA 的 1.25 g/cm 3和铜的 8.96 g/cm 3之间),这显然是一个重量百分比,体积百分比接近 30% 。

综合考虑,有很多公司提供一系列具有不同类型和数量的嵌入金属的 3D 打印机金属丝。南极熊按照金属的体积百分比的顺序对金属长丝进行了整理,在调研过程中还考虑了其他三个特性。在我们找到最好的长丝之前,让我们快速了解一下金属长丝的定价以及一些技巧。

价格


△更多的金属通常意味着更多的钱(来源:Killer Robotics)

如前所述,使用金属丝和使用工业金属打印机之间的成本差异是天文数字。然而,与标准长丝相比,金属长丝的成本至少是其两倍,具体取决于金属填充的数量和类型。

首先,标准PLA或ABS长丝通常以1公斤线轴形式进行售卖。考虑到相应的价格,金属丝有时看起来很划算,但通常价格仅为500克或更少。如果你想尝试不同的材料,你可以寻找低成本的“样品”(比如100克的线圈)。

同样,任何金属都会增加其长丝的密度。这意味着,与 PLA 或 ABS 相比,相同重量的金属丝线轴可能比您预期的要短。南极熊友情提示,请在购买时检查长度规格。

打印提示


△金属丝可能需要一些特别的设置(来源:Formfutura)

在开始使用金属丝打印之前,请务必考虑以下事项:

●需要将喷嘴升级为不锈钢、镀镍黄铜(更好的热传递)或其他硬化合金,因为黄铜喷嘴因金属磨损而磨损得更快。

●长丝应保持干燥并置于阴凉处,以减少水分暴露。使用金属填充,特别是在较高百分比时,长丝可能会更脆,应小心处理。

●打印设置可能是一个挑战。长丝中的金属越多,就越难找到正确的设置以获得良好的打印效果。必须考虑调整温度、回缩和第一层厚度。

回到正题上,以下就是南极熊调研的金属长丝,快来一睹为快吧!

一、Protoplant(10-15%)


△钢填充长丝的处理前后(来源:Protopasta)

总部位于美国的 Protoplant 是金属 3D 打印机长丝市场的早期参与者之一。他们的线材品牌 Protopasta 包括以下五种金属 3D 打印线材:铜、黄铜和青铜填充的 HTPLA(可热处理 PLA)以及钢和铁填充的复合 PLA

对于 HTPLA 长丝,用热(110°C 10 分钟)处理打印物体会使它们变得更坚固和更硬。用户可以从填充铁的长丝上抛光打印件以露出金属,然后使用水或醋基清洗剂来产生不同的老化效果。鉴于所有五种材料主要由 PLA 组成,密度范围为 1.85 至 2.3 g/cm3,其金属的体积百分比接近 10% 至 15%。

尽管 Protopasta 出现在许多消费者名单的首位,并且可能提供高质量的打印品,但它们的金属混合物存在一些缺点。首先,线轴是纸板而不是塑料。虽然环保,但它们可能不会滚动得那么顺利。其次,长丝很脆,必须小心处理。

●价格: 1公斤70-100美元

●线轴尺寸: 100g、500g、2kg

●喷嘴温度: 185-230°C

●床温:高达 60 °C

二、Ooznest (25-30%)


△来源:Ooznest

总部位于英国的Ooznest公司的诞生是为了让大众能够使用RepRap项目,它专门从事家庭工程。销售用于3D打印和CNC铣削的零件、材料和升级有助于实现用户所需的任何东西的可行小规模生产。

Ooznest提供的长丝有两种颜色可供选择,“Penny Copper”和“Vikings Bronze”。建议对这两种长丝进行后处理,尤其是抛光或氧化零件。这将有助于实现各种外观,从闪亮的未来主义外观到生锈的蒸汽朋克美学。

这两种线材的密度为 3.39 和 3.41 g/cm 3时,金属含量将在总体积的 25% 和 30% 之间。Ooznest 建议让线轴远离紫外线,以延长其保质期。

●价格: 1公斤约 72 美元’

●线轴尺寸: 500 克

●喷嘴温度: 210°C

●床温:高达 60 °C

三、Formfutura (~30%)


△一个经过处理的 MetalFil 花瓶(来源:Formfutura)

总部位于荷兰的 Formfutura 生产和零售金属 3D 长丝,提供“经典铜”和“古代青铜”两种材质,据称重量约为 PLA 的三倍。两种材料均以 PLA 为基础,密度接近 3.5 g/cm3。因此,每种金属的体积百分比约为 30%。

●价格: 1 公斤约 72 美元

●线轴尺寸: 250 g、750 g、1.5 kg

●喷嘴温度: 215-235°C

●床温:高达 60 °C

四、ColorFabb (30-35%)



△来源:Adafruit Industries via YouTube

ColorFabb 于 2012 年在荷兰成立,一直是制造金属 3D 打印机线材的先驱。它于 2013 年推出了其首款商业化 3D 打印线材,并于 2014 年推出了 BronzeFill,其中含有真正的青铜粉末——这在当时是一项技术突破。

截至 2020 年,ColorFabb 拥有广受好评的金属注入 PLA 长丝产品组合,其中混合了金属粉末,包括 BronzeFill、CopperFill 和 SteelFill。根据公司提供的基础材料和密度,这些长丝包含 30% 到 35% 的金属(按体积计)。

所有这些细丝几乎可以与任何桌面 3D 打印机一起使用,并且打印的模型具有真实金属物体的外观和感觉。凭借激光烧结纹理和肤色以及哑光饰面,打印件可以进一步抛光、打磨和归档,以获得更精致的最终外观。

●价格: 1 公斤约 75 美元

●线轴尺寸: 750 g,1.5 kg'

●喷嘴温度: 190-220°C

●床温: 55°C

五、Zetamix (99%)


△氧化锆在保持强大强度的同时提供时尚的美感(来源:Nanoe)

Nanoe 的法国制造商 Zetamix 专门生产金属复合材料。一旦零件被 3D 打印,所有 Zetamix 金属材料都需经过一个“神奇”的步骤,达到接近 100% 的金属含量。首先,脱脂将金属颗粒与粘合剂聚合物分离。然后,在烧结阶段,零件在熔炉中被加热到刚好低于金属熔点的温度。

该公司的产品系列可填充氧化铝、H13 钢或 316L 钢,提供白色和黑色氧化锆变体。所有选项都具有相似的美感:纯色哑光色调,根据所选材料具有不同的基色。由于在烧结过程中体积减小,最终结果与金属铸件的重量和感觉非常相似。就氧化锆而言,Nanoe 还开发了一项专利技术,可以通过多种选择对其进行着色。也许有一天我们会看到其中一些以细丝形式出现。线轴有 1.75 和 2.85 毫米直径可供选择,并直接从生产线真空包装。

●价格: 1 公斤约 500 美元

●线轴尺寸: 500 克、1 公斤

●喷嘴温度: 180-190°C

●床温:最高 30 °C

六、巴斯夫 Ultrafuse 316L (⁓100%)


△使用 Ultrafuse 316L 打印的零件可以送去进行脱脂和烧结(来源:MatterHackers)

巴斯夫的 Ultrafuse 316L 灯丝以及下一款产品,令人印象深刻,但无论是在成本还是工作量方面,它们并不完全等同于上面的长丝。虽然 Ultrafuse 316L 长丝是一种金属聚合物复合材料,其中含有高比例的 316L 不锈钢,但最终产品几乎是 100%的金属。

这是怎么做到的呢?对于需要高强度的工业级零件,您可以在家中使用普通 FDM 3D 打印机打印出来的打印件进行额外处理。通过脱脂和烧结过程,聚合物从零件中去除,金属焊接在一起,变得更加致密和紧凑。

这种灯丝仅提供不锈钢材质,但有 1.75 和 2.85 毫米两种宽度。鉴于初始金属百分比较高,您可能会遇到床粘附问题,并且您的成品零件的烧结过程可能会收缩。MatterHackers 建议使用带有 Dimafix 粘合剂的玻璃打印床,并将您的零件放大 120% 以解决这些问题。

●价格: 1 公斤约 155 美元

●线轴尺寸: 3 公斤

●喷嘴温度: 230-250°C

●床温: 100-120°C

七、Virtual Foundry(~100%)


△金属打印品(来源:The Virtual Foundry via Facebook)

Virtual Foundry 的长丝是一种类似于巴斯夫 Ultrafuse 的产品。也就是说,在打印零件后,您需要将它们烧结以去除所有非金属材料。除了一些现成的金属丝外,该公司迄今已根据行业要求创造了30种不同种类的丝。除了标准直径的金属丝外,他们还销售相同材料的颗粒。金属3D打印材料包括铝6061、青铜、铜、高碳铁和不锈钢316L。

●价格: 1 公斤 140-500 美元

●线轴尺寸: 500 克、1 公斤

●喷嘴温度: 205-235°C

●床温: 40-50°C

八、PrimaSelect 金属


△抛光可以用这些材料创造奇迹(来源:PrimaSelect)

瑞典公司 PrimaSelect 提供青铜、铜和黄铜的金属填充 PLA。灯丝的打印效果与使用的基础聚合物非常相似。强烈建议使用硬化喷嘴,以尽量减少对内孔的磨损。最终的表面呈现出均匀的外观,点缀着真正的金属。虽然颜色可能不像纯元素那样有光泽和铜色,但在抛光后它会完全改变。

根据Thomas Sanladerer 的评论,这种混合物在悬垂上表现得非常好,但在桥接方面并不同样好。在强度方面,金属填料并不能提高材料的性能。因此建议仅用于装饰性印花。PrimaSelect 建议使用 400 号砂纸或滚筒抛光最终部件并露出铜颗粒。请注意,较低的层高度将更容易后处理。不幸的是,此款材料没有按体积计算金属含量的官方数据。

●价格: 1 公斤约 67 美元

●线轴尺寸: 100 克、750 克

●喷嘴温度: 210-235°C

●床温: 高达 60 °C

九、Gizmo Dorks


△这种金属填充的细丝会产生一些非常逼真的“雕像”(来源:Gizmo Dorks)

如果您正在寻找可靠的灯丝品牌,Gizmo Dorks 是一个不错的选择,因为它的产品范围宽、质量高。他们提供两种金属填充的 PLA 长丝:铜和青铜。该公司声称这些细丝中的金属百分比为 5%,但没有任何额外信息,所以尚不清楚该值是指体积还是重量。

它们能生成精美的模型,由于金属含量低,这种长丝应该是一种相对容易使用的长丝,而且价格也具有竞争力。

●Gizmo Dorks 价格: 1 公斤约 25 美元

●线轴尺寸: 1 公斤

●喷嘴温度: 190-225°C

●床温:最高 70 °C

十、BuMat


△BuMat 的常规 PLA 是其金属填充细丝的绝佳基材(来源:nicholaswells via Imgur)
      BuMat 是一家美国制造商,拥有多样化的长丝组合,包括柔性、高速 PLA 和金属填充。根据 BuMat 的说法,他们的金属填充长丝是基于 PLA 的,含有 10% 到 12% 的金属,但不确定这是指体积还是重量。该公司提供三种选择:铝、青铜或铜。基础 PLA 材料还坚持注入金属的颜色,因此您的打印件看起来更具金属感。

●价格: 1 公斤约 35 美元

●线轴尺寸: 1 公斤

●喷嘴温度: 180-220°C

●床温:未说明

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