Главное о металлонаполненных пластиках для 3D-печати

Что такое металлонаполненные пластики (МП)?

Существует тип нитей для FDM-печати, представляющий собой смесь пластика с мелким металлическим порошком, таким как медь, бронза, латунь, сталь. Они сочетают в себе свойства базового материала с тактильными и визуальными свойствами металла.

Например, нити на основе PLA с добавлением бронзового порошка остаются такими же простыми в печати, как обычный PLA, но после полировки приобретают характерный металлический блеск. ABS с добавлением стали порошка сохраняет прочность и ударостойкость, но при этом изделия из него могут магнититься и после шлифовки выглядеть как настоящая сталь.

Процент порошка, введенного в филамент, варьируется в зависимости от производителя — как правило, это 5–15% от общего объема нити.

Металлонаполненный филамент отличается от металлизированного тем, что последний содержит не частицы порошка, а лишь соответствующий краситель. Соответственно, детали, напечатанные двумя этими типами пластика, будут иметь разные свойства.

Свойства деталей из МП

• Дольше нагреваются и остывают по сравнению с пластиковыми аналогами, что создает ощущение металла при прикосновении.

• Дешевле и легче в обработке — по сравнению с полностью металлическими изделиями.

• Их можно полировать, шлифовать и патинировать (например, окислять бронзу для получения эффекта “под старину”). После печати модель имеет матовую поверхность, но в результате постобработки может обрести характерный металлический блеск.

• Металлонаполненный филамент придает деталям реальный вес. Чем больше в пластике наполнителя — тем тяжелее изделие.

• Детали могут слегка притягиваться магнитом, что открывает дополнительные возможности для применения.

• Готовые изделия подвержены усадке, что требует точных расчетов и калибровок при проектировании и производстве.

• Композитный материал не обладает прочностью, долговечностью и пластичностью чистого металла. Кроме того, добавление металлических порошков в нить делает ее более хрупкой.

Где и для чего применяются?

Главная ценность изделий из металлонаполненных филаментов — эстетика. Поэтому их используют, когда важен внешний вид, а сам металл не требуется.

Дизайн и искусство: 3D-печать скульптур, бюстов, сувениров, элементов декора, мебельной фурнитуры.

Ювелирные изделия с металлическим блеском.

Визуальные прототипы деталей, которые в конечном итоге будут изготовлены из металла — с помощью литья или 3D-печати.

Образовательные проекты, связанные с изучением свойств металлов.

Реплики для музеев. Например, при восстановлении поврежденных экспонатов можно использовать детали, напечатанные из наполненного металлом пластика, чтобы они соответствовали оригинальному объекту по цвету и фактуре.

Медицинские технологии. Некоторые материалы с медным или серебряным наполнением обладают антибактериальными свойствами, что делает их полезными для производства медицинских инструментов.

Какие бывают наполнители?

Бронза

Способна патинироваться с течением времени, как настоящий металл. Бронзовые нити обладают более высокой термостойкостью по сравнению со стандартными нитями PLA или ABS.

Медь

При введении в филамент медь сохраняет свойство проводить электричество, что делает материал пригодным для печати проекта, требующего токопроводящих дорожек. Также медь часто применяется для изделий с антибактериальными свойствами.

Сталь

Придает филаменту повышенную механическую прочность и устойчивость к износу по сравнению с другими металлами. Подходит для печати функциональных деталей, которые должны выдерживать умеренные нагрузки.

Латунь

Используется в декоративных и художественных целях, поскольку обладает приятным золотистым оттенком. Более устойчива к коррозии, чем сталь или медь.

Титан

Имеет исключительно высокое отношение прочности к весу. Он прочнее стали, но при этом значительно легче. Обладает биосовместимостью и высокой коррозионной устойчивостью.

Особенности печати и требования к 3D-принтерам

Для печати филаментом с металлическим наполнением используют профессиональные принтеры FDM, способные выдерживать высокие температуры и нагрузки.

Металлические частицы абразивны, поэтому лучше выбирать износостойкие сопла — не латунные, а, например, из закаленной стали. Чтобы фракции порошка не препятствовали подачи нити, выбирайте сопла с большим отверстием (0,5–0,6 мм).

Также рекомендуется использовать термостойкий экструдер.

Подогреваемая платформа не обязательна, но может быть полезна для повышения адгезии, особенно для пластиков с высокой усадкой.

Металлонаполненные нити обладают повышенной плотностью, что вызывает определенные сложности при печати. Чтобы избежать проблем, стоит очень внимательно отнестись к настройкам скорости, подачи, толщины слоя, температуры.

При моделировании изделия следует помнить, что нити с металлическим наполнителем плохо справляются с построением нависающих элементов. Это ограничение обусловлено повышенной плотностью материала. Тем не менее, печать с поддержкой возможна.

Материалы

BFCopper и BFBronze

Нить с медью и бронзой от российского производителя материалов для 3D-печати Bestfilamnet. В качестве базы выступает PLA. Фракция порошка до 100 микрон. Твердость по Шору 77. Усадка незначительная. Температура печати: 215-235 °C. Температуры платформы: 60-80 °C. Скорость: 30-60 мм/с.

eBronze и eCopper

Фирменная нить от ведущего китайского производителя eSun. Наполнение — порошок бронзы и меди (60%). Основа — PLA. Материал обладает высокой прочностью и технологичностью. Температура печати: 190-210 °C. Температура платформы: 60 °C или без нагрева. Скорость: 30-60 мм/с.

YouSu

Китайский производитель YouSo предлагает PLA с медью, бронзой, нержавеющей сталью, алюминием. Содержание наполнителя — 40-60%.