Imprimantes 3D

Examen pratique: Filament en acier inoxydable BASF Ultrafuse 316L

Depuis que BASF a annoncé son Ultrafuse 316L il y a quelques mois, nous avions hâte de mettre la main sur ce filament qui promet des objets entièrement métalliques en utilisant la plupart des imprimantes 3D de bureau. C’est tout à fait une réclamation et nous en avons donc attrapé quelques-uns pour l’essayer.

Impression métallique accessible

Pour ceux qui ne le savent pas, BASF Ultrafuse 316L est un filament métallique lié (acier inoxydable) qui nécessite un déliantage catalytique et un post-traitement de frittage pour devenir entièrement métallique. Il est conçu pour rendre l’impression 3D métal accessible à presque tout le monde. Les pièces imprimées sont initialement à l’état «vert» et l’étape de déliantage supprime la majeure partie du liant polymère qui rend le filament imprimable, amenant la pièce à son état «brun» le plus fragile. L’étape finale de frittage élimine le liant restant et fusionne les particules métalliques en une pièce métallique entièrement dense. BASF crée un réseau d’entreprises de post-traitement pour gérer ces étapes.

La première chose que je remarque à propos de ce filament est son poids. Le produit est, tout comme son prix, lourd. Une bobine en coûte trois kilos et coûte 465 $. C’est un peu surprenant que BASF n’offre pas une bobine plus petite et plus abordable, mais je ne prétendrai pas comprendre leurs décisions de production.

Premiers pas avec Ultrafuse 316L

Le produit est emballé professionnellement et ressemble beaucoup à une tarte à la lune géante dans son emballage en aluminium scellé sous vide. Il est également extrêmement bien bobiné, sans chevauchement ni nœuds dans le filament. Il est arrivé un jour avant l’adhésif de lit Dimafix qui est recommandé pour garder les pièces 316L en bas, mais j’étais trop excité pour l’attendre. Je suis en train de revoir ce truc alors pourquoi ne pas essayer de l’imprimer sur du ruban de peintre, non? Exactement, je savais que vous seriez d’accord.

Tout d’abord, la buse de mon LulzBot a dû être remplacée par une buse E3D v6 Extra en acier trempé car le filament 316L est 80% poudre d’acier et donc très abrasif. Bien qu’il soit possible d’imprimer ce matériau sur une buse en laiton standard, cela usera rapidement le laiton et affectera le diamètre de la buse, ce qui entraînera éventuellement une mauvaise qualité d’impression et des impressions échouées. Il est également recommandé d’utiliser une buse dédiée pour 316L pour s’assurer qu’aucun autre matériau ne pénètre dans vos impressions métalliques; des matières étrangères peuvent provoquer l’explosion d’objets lors du processus de déliantage et de frittage. Si vous n’utilisez pas de buse dédiée, assurez-vous de faire passer une bonne quantité de filament nettoyant à travers la buse pour purger complètement tout le matériau précédent avant d’imprimer avec du 316L.

Le chargement du filament s’est déroulé comme n’importe quel autre filament; c’est un peu plus doux que l’ABS mais pas aussi doux que le TPU, il devrait donc fonctionner parfaitement avec les extrudeuses Bowden. Il extrude en douceur à 240 ° C sur mon hotend E3D. J’ai été agréablement surpris que le cube de calibrage colle bien sur le ruban du peintre, mais ma surprise a été de courte durée car les coins ont commencé à se décoller à mi-chemin de l’impression. J’ai annulé l’impression car je ne faisais que tester l’adhérence du lit et les paramètres d’impression. Donc la bande de peintre ne fonctionne pas, leçon apprise. L’image ci-dessous montre que le remplissage n’est pas le 100% recommandé (les vides peuvent entraîner une défaillance des pièces lors du post-traitement) mais j’ai toujours été choqué par le poids du petit objet. Cette image montre bien le niveau de détail qui peut être atteint avec le matériau.

test d'adhérence ultrafuse 316L

Le Dimafix est arrivé le lendemain, je l’ai donc appliqué sur mon lit de verre et imprimé à nouveau l’étalonnage avec un remplissage à 100%. Les impressions avec ce matériau prennent beaucoup de temps en raison du remplissage solide, des couches minces recommandées pour augmenter la densité des pièces et des vitesses d’impression lentes nécessaires pour obtenir des parois lisses. Les objets doivent également être mis à l’échelle de 19% dans les axes X et Y et de 21% sur l’axe Z en raison de retrait anisotrope qui se produit pendant les étapes de post-traitement. Ce cube de 20 mm a pris près de quatre heures à imprimer; si je l’imprimais dans du plastique (principalement creux), cela prendrait environ 20 minutes. Mais c’est un petit prix à payer pour obtenir des impressions métalliques. Un minuscule cube d’étalonnage pesait 60 grammes étonnants dans son état «vert».

pièces non frittées basf ultrafuse 316l vert gris

Des pièces vertes aux pièces métalliques

Emballer tout ce qui devait être expédié à l’entreprise de post-traitement était un peu stressant car les pièces «vertes» sont plutôt fragiles; ils se sentent comme une argile lourde et sont très flexibles. Les transformateurs demandent qu’un formulaire soit inclus avec chaque envoi qui répertorie toutes les pièces ainsi que leurs poids et dimensions. Ils demandent également que chaque pièce soit emballée individuellement. J’ai trouvé la tâche moins fastidieuse si je prétendais être un conservateur de musée cataloguant des artefacts inestimables pour les garder en lieu sûr.

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La partie la plus difficile de tout le processus a été de faire face à l’incertitude de savoir si les pièces survivraient aux deux étapes de leur voyage postal. Cela et l’attente, qui n’était vraiment pas si longue; J’ai expédié les pièces le 31 octobre et je les ai reçues le 25 novembre, mais gardez à l’esprit que je suis à Sacramento et qu’elles sont dans le New Jersey. Heureusement, les transformateurs informent les clients lorsqu’ils reçoivent leurs pièces et envoient par courrier électronique un rapport sur les pièces avant et après le traitement.

L’ouverture du colis avait certainement une ambiance de «  matin de Noël  » car ma curiosité et mon enthousiasme étaient tous deux à la vitesse supérieure. Les pièces métalliques sont exactement ce que je souhaitais. Ils sont solides, durs et brillants. Ils font même ce «tintement» incomparable de métal lorsqu’ils sont tapés ensemble. Chaque pièce est bien sortie sans aucune déformation notable. Mais qu’en est-il du rétrécissement? Quelle est la précision des recommandations de mise à l’échelle?

ultrafuse-316L-2b

Regardez cet éclat! Désolé, passons aux chiffres importants. Voici les dimensions du cube de test de 20 mm après traitement: X – 19,82 mm, Y – 19,91 mm, Z – 19,46 mm. C’est une variance de 0,5% à 2,7%, ce qui est sacrément bon compte tenu d’un facteur de retrait d’environ 20%. Il s’ensuit que l’axe Z a la plus grande variance car les couches peuvent s’écraser avec la gravité pendant l’étape de frittage. BASF avait déjà ajusté ses recommandations de mise à l’échelle une fois avant de travailler avec le matériau, il est donc possible qu’ils apportent un autre petit changement après que plus de pièces aient été traitées.

Les détails des impressions semblent inchangés, ce qui est bon à savoir. Voici une tête Bender que j’utiliserai maintenant comme presse-papier; Je l’ai sorti à l’extérieur pour mettre en valeur son éclat et c’est tellement réfléchissant qu’il sursature la photo.

ultrafuse-316L-4

Il est important de noter que l’antenne mince a survécu au voyage de retour même si elle n’a pas été emballée individuellement. C’est un témoignage de la force de ce matériau. Et à propos de cette dureté: wow! L’une des pièces que je voulais tester est un mousqueton imprimé en deux pièces qui s’emboîtent. Mais ce matériau est tout simplement trop dur pour les modèles conçus pour s’emboîter comme du plastique. Il a fallu utiliser deux jeux de pinces et quelques grognements sérieux pour plier suffisamment le métal pour assembler le mousqueton. Plier des pièces avec des pinces est impensable si elles sont imprimées dans du plastique, donc cela change vraiment les choses. Voici l’avant et l’après:

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mousqueton ultrafuse-316L

La superposition du matériau sur les contours crée un effet de grain de bois agréable que l’on ne voit généralement pas dans le métal. Pour tester sa résistance, j’ai comparé sa limite de charge à une version PLA solide du même modèle; celui en plastique s’est cassé à 105 livres (ce qui est assez impressionnant) et celui en métal ne s’est même pas plié avec tout le poids de mon frère (125 livres) suspendu. C’est super scientifique, je sais. Je suis le mieux que je puisse faire avec une simple balance suspendue et un frère ou une sœur.

J’ai également imprimé un mousqueton monobloc qui utilise un motif ondulé comme mécanisme à ressort. Le ressort ne fonctionne pas dans ce matériau car il reste dans la position où il est pressé; il semble que le métal finira par se casser s’il est plié à plusieurs reprises d’avant en arrière. Je ne recommanderais donc pas ce matériau pour les pièces destinées à se plier régulièrement.

ultrafuse-316L-mousqueton-monobloc

L’autre partie fonctionnelle testée était cet outil multifonction qui comprend un décapsuleur, qui a réussi à ouvrir une bouteille, bien qu’avec un peu de flexion à l’endroit le plus mince, qui ne mesure que 1,5 mm d’épaisseur. Si l’ouvre-bouteille était juste un peu plus épais, il ne se serait probablement pas plié. Les douilles hexagonales fonctionnent très bien.

ultrafuse-316L-multitool

Les tests de résistance et de fonctionnement ont été très instructifs et encourageants, mais les tests esthétiques étaient tout aussi délicieux. Pour voir comment ces pièces se polissent, j’ai fait passer l’anneau de lanterne dans un gobelet à roche avec des vis en acier pendant quelques heures. Les résultats sont absolument géniaux. Cette chose brille vraiment. Certaines parties ressemblent même à un miroir. Voici un avant et un après:

bague polie ultrafuse 316L avant après

Le culbutage avec des vis n’est qu’une forme de polissage de base, bien qu’il soit évidemment efficace. Le culbutage pendant une période plus longue ou l’utilisation de meules et de composés de polissage donneraient probablement de meilleurs résultats. Cela deviendra sûrement populaire parmi les bijoutiers qui utilisent déjà des imprimantes 3D dans leur entreprise.

La plupart des pièces que j’ai imprimées ont des géométries qui seraient difficiles et coûteuses à usiner CNC ou à couler avec des moules. Les machinistes utilisent de plus en plus l’impression 3D, ils l’ajouteront probablement également à leur répertoire.

Mon verdict

BASF Ultrafuse 316L est un matériau très excitant avec beaucoup de potentiel. Il imprime relativement facilement sur la plupart des imprimantes 3D et les résultats sont impressionnants – durs, détaillés et brillants, tout comme l’acier inoxydable devrait l’être. La résistance à la traction n’est pas tout à fait celle de l’acier forgé mais elle est néanmoins très bonne. C’est de loin le matériau le plus résistant que j’ai utilisé sur une imprimante 3D. Et le «facteur wow» est élevé avec celui-ci; tous ceux qui voient les pièces ont la même réaction: « Vous avez imprimé ceci !? »

Avec ce matériau, l’impression 3D métal est enfin accessible à presque tout le monde. Les petites entreprises, les designers et les artistes bénéficieront tous de ce filament, qu’ils fabriquent des engrenages personnalisés, des robots ou des bijoux.

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