Metal FFF / FDM: Filament-Based Metal 3D Printing
Metal FFF/FDM: metal-filled filaments, standard extrusion printing, catalytic debinding, sintering furnaces, and part cost economics.
Metal FFF utilizes metal-filled thermoplastic filaments on extrusion printers. Parts undergo solvent/catalytic debinding and sintering to yield dense solid metal parts.
- Einstieg in den Metall-3D-Druck ohne Pulverhandling, Atemschutzmasken oder ATEX-Infrastruktur.
- Investitionskosten ab ca. 15.000 € für offene Systeme bis 150.000 € für industrielle Gesamtlösungen.
- Erreicht nach dem Sintern relative Dichten von 96 bis 98.5 % bei Werkzeugen und Prototypen.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Kriterium | Metall-FFF (z. B. BASF Ultrafuse) | LPBF Pulverbett | Metal Binder Jetting |
|---|---|---|---|
| Druckprozess | Filamentextrusion (Düse) | Faserlaser im Pulverbett | Binder-Eindüsung |
| Sicherheit / PPE | Standard-Büroumgebung | Reinraum / ATEX / Atemschutz | Pulverabsaugung nötig |
| Entbindern / Sintern | Obligatorisch (chemisch/thermisch) | Nicht erforderlich | Obligatorisch (Sinterofen) |
| Oberflächengüte (Ra) | 8 - 16 µm (Raupenstruktur) | 6 - 12 µm | 5 - 10 µm |
| Typische Anwendungen | Funktionsprototypen, Vorrichtungen | Hochbelastete Serienbauteile | Mittel- & Großserienteile |
Filament Chemistry and Extrusion Parameters
Das Filament (z. B. BASF Ultrafuse 316L oder 17-4 PH) besteht aus fein dispergiertem Metallpulver in einer Polyoxymethylen- (POM) oder Wachsmatrix. Gehärtete Düsen (z. B. aus Rubinspitze oder gehärtetem Stahl) sind zwingend erforderlich, da die Metallpartikel Messingdüsen innerhalb weniger Betriebsstunden abrasiv aufweiten. Beheizte Bauräume und Direktextruder sichern reproduzierbaren Vorschub.
Debinding and Sinter Shrinkage Compensation
Die Entbinderung erfolgt häufig katalytisch in gasförmiger Salpetersäure (HNO3) bei ca. 120 °C, wodurch das POM-Polymer rasch depolymerisiert. Der verbleibende poröse Verbund (Braunteil) wird im Hochtemperaturofen bei bis zu 1.380 °C gesintert. Durch Diffusionsprozesse schrumpft das Bauteil gleichmäßig um ca. 16 % in X/Y und 18 % in Z-Richtung.
Tooling and Jigs in Maintenance and Assembly
In der Betriebsinstandhaltung und Vorrichtungsfertigung müssen Greiferbacken, Schweißvorrichtungen und Montagelehren oft kurzfristig verfügbar sein. Metall-FFF erlaubt die werkzeuglose Fertigung aus verschleißfestem 17-4 PH oder Werkzeugstahl direkt im Entwicklungsbüro über Nacht.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Muss man zwingend einen eigenen Sinterofen anschaffen?
Können Vollkörper gedruckt werden?
Wie ist die Festigkeit im Vergleich zu Vollmaterial?
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