Filamet Titan 64-5

Filamet™ Titanium 64-5 von The Virtual Foundry (TVF) ist ein innovatives Filament, das aus 80 % Metall und dem Rest PLA besteht. The Virtual Foundry ist ein amerikanisches Unternehmen, das von führenden Experten in der Metallschmelze-Industrie gegründet wurde. Seit 2014 arbeiten sie ständig daran, ihr Angebot an Filamenten und Zubehör für den Metall-FDM-3D-Druck zu verbessern und zu erweitern. Ihre Produkte sind darauf ausgerichtet, Probleme durch innovative Metallmaterialien für FDM-3D-Drucker jeglicher Art zu lösen und zu vereinfachen.

Bild 1: Getriebe aus Titanium 64-5 ungesintert. Quelle: Saphire

Titan 64 oder Titan Grade 5 ist eine Titanlegierung mit 6% Aluminium und 4% Vanadium. Es ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeit, ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit. Es ist deutlich stärker als reines Titan und kann wärmebehandelt und geschweißt werden, was auch das Sintern erleichtert.

Es verfügt außerdem über eine hohe Temperaturbeständigkeit, die Arbeitstemperaturen von bis zu 400 ºC dauerhaft standhält.

Die Hauptanwendung liegt in Strukturelementen für den Luftfahrtbereich sowie in der Herstellung von medizinischen Implantaten.

The Virtual Foundry ist nach vielen Jahren der Forschung und Entwicklung der Pionier in der Entwicklung von Metallfilamenten für den 3D-Druck. Der große Wettbewerbsvorteil, der sich daraus entwickelt hat, besteht darin, dass zur Gewinnung von reinen Metallteilen nur der Druck des Teils und das Sintern in einem Ofen erforderlich sind. Andere Hersteller, die versucht haben, metallische Filamente zu entwickeln, müssen einen zusätzlichen Prozess (vor dem Sintern im Ofen) durchführen: das Entbindern, ein chemischer Prozess, um die bindenden Polymere vom Metall zu trennen.  Daher kann man schlussfolgern, dass The Virtual Foundry der Pionier und die Referenz im FDM-3D-Druck von Metall ist, indem sie einen relativ einfachen Prozess mit Ergebnissen erzielt, die es in der Welt der Metallherstellung noch nie gegeben hat.

Derzeit nutzt eine große Liste von Industriezweigen die Filamente von The Virtual Foundry: Hersteller von 3D-Druckern, biomedizinische Innovationen, Entwicklung von Düsentriebwerken, Strahlenabschirmung, Weltraumforschung, Kernenergie, Dentaltechnik, Künstler oder Modedesign. Eine bemerkenswerte Anwendung ist die Herstellung eines innenbeheizten Heißwasserbohrers für Bohrungen in der Antarktis. Mit dem kupfernen Filamet™ ist es gelungen, einen Bohrer mit einer inneren Struktur, die extrem schwer zu bearbeiten oder zu formen ist, sehr einfach und kostengünstig herzustellen. Eine weitere bemerkenswerte Anwendung ist der Druck von Strahlenschutzbehältern mit Wolfram Filamet™. Diese Art von Behältern wird verwendet, um reaktive Medikamente zu transportieren, ohne auf (giftige) Bleibehälter zurückgreifen zu müssen. Dank der Dichte von Wolfram, die um 1,6 höher ist als die von Blei, eignet sich dieses Filament ideal für die Herstellung von Ersatzteilen jeglicher Art, die mit Blei hergestellt werden.

Filamet™ Titanium 64 ist ein Filament, das aus unedlem Metall und einem umweltfreundlichen, biologisch abbaubaren Polymer (PLA) besteht. Dieses Material ist frei von freiliegenden Metallpartikeln und flüchtigen Lösungsmitteln, die beim Drucken freigesetzt werden können. Dieses Material besteht zu 80 % aus Titanium 64 und der Rest aus PLA. Es ist extrem einfach zu drucken, da die Druckeigenschaften ähnlich wie bei PLA sind, so dass jeder FDM 3D-Drucker-Anwender mit diesem Filament Teile herstellen kann, ohne teure industrielle FDM 3D-Drucker aus Metall kaufen zu müssen.

Filamet™ Titan 64-5 erreicht ähnliche Eigenschaften, wie sie mit der DMLS-Technologie möglich sind, allerdings mit gewissen Einschränkungen. Da die mit diesem Filament gedruckten Teile gesintert werden müssen, was bei PLA nicht der Fall ist, weisen die Teile Porosität, Volumenverlust und Nicht-Isotropie auf. DMLS-3D-Drucker können komplett massive Teile (ähnlich wie beim Gießen) drucken, mit großer Detailgenauigkeit, Schichthöhen von 0,02 mm und ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung. Der einzige Nachteil gegenüber dem Filamet™ FDM-3D-Druck sind die Kosten für: Material, Herstellung und die Drucker selbst.

Aufgrund seines hohen Metallgehalts (80 %) ist es notwendig, den Filamenteinlass so fluchtend wie möglich zum Extruder zu platzieren und den FilaWarmer zu verwenden, eine Heizung, durch die das Filament eingeführt wird, um seine Krümmung zu beseitigen und so die geringstmögliche Reibung im Extruder und HotEnd zu erzeugen. Nachdem ein Teil gedruckt wurde, ist es notwendig, den Sinterprozess in einer offenen Umgebung oder in einer Vakuum- oder Inertumgebung durchzuführen, um das Polymer (PLA) zu eliminieren, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Sinterwerte je nach Geometrie und Modell des Ofens angepasst werden müssen. Das erhaltene Produkt ist vollmetallisch, mit den echten Eigenschaften des Metalls wie z.B. elektrische Leitfähigkeit, nachbearbeitet durch Schleifen und Polieren oder sogar Schweißverbindung; aber mit einer gewissen Porosität und mit einer Volumenreduzierung durch den Verlust von PLA.