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BASF Ultrafuse 316L

BASF

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Filament avec charge en acier inoxydable 316L qui permet d'obtenir des pièces totalement métalliques.

BASF, l'une des multinationales les plus importantes et les plus prestigieuses du secteur chimique, s'est engagée dans la fabrication additive à travers la marque Forward-AM et ses lignes Ultrasint, Ultrafuse et Ultracure. Elle dispose actuellement d'une large gamme de matériaux pour les principales technologies d'impression 3D, notamment ses excellentes résines techniques à base d'uréthane, ou ses filaments métalliques.

Ultrafuse 316L est un filament composé de 90% en poids de poudre d'acier 316L frittable et de 10% de polymères liants développés spécifiquement pour faciliter l'extrusion de ce matériau.

Collecteur fabriqué en Ultrafuse 316L

Image 1 : Collecteur fabriqué en Ultrafuse 316L. Source : BASF.

L'acier de qualité 316 ou acier de qualité marine est l'un des aciers inoxydables les plus fréquemment utilisés en raison de son excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion à haute température. C'est précisément cette dernière propriété qui en fait un candidat optimal pour le frittage. Il s'agit d'un acier austénitique allié au chrome, au nickel et au molybdène, qui présente plusieurs variantes. La variante 316L (Low) a un faible pourcentage de carbone, ce qui la rend plus tolérante au soudage et donc aussi aux processus de frittage.

Contrairement à d'autres filaments métalliques à base de PLA où le processus de debinding est effectué thermiquement en même temps que le frittage, Ultrafuse 316L utilise un polymère liant spécifique qui nécessite un processus de debinding catalytique développé par BASF. Ce procédé catalytique a l'avantage d'être beaucoup plus propre que la calcination du PLA, de réduire les déchets présents lors du frittage et d'aboutir à une pièce finale exempte d'impuretés et aux propriétés plus proches de celles de l'acier usiné.

Vidéo 1 : Présentation de Ultrafuse metal. Source : BASF.

Ce filament a des conditions d'impression similaires à celles de l'ABS, il peut donc être utilisé dans la plupart des imprimantes 3D FFF. En outre, les liants utilisés ont été mis au point pour minimiser la fragilité caractéristique des filaments métalliques, ce qui facilite son utilisation tant dans les imprimantes à extrusion directe que dans les imprimantes bowden et ne nécessite pas de chauffage avant l'impression. Il est disponible en bobines de 3 kg et en diamètres de 1,75 mm et 2,85 mm.

Ultrafuse 316L a été développé dans le but de simplifier et de réduire les coûts de l'impression 3D de pièces métalliques. C'est pourquoi les filaments métalliques Ultrafuse de BASF sont complétés par un service économique de debinding et de frittage fourni par ELNIK. Ce service est basé sur l'achat de coupons, chaque coupon donnant droit au client de post-traiter 1 kg de pièces. Chaque coupon couvre le processus de debinding et de frittage ainsi que l'expédition et le retour des pièces. Le seul facteur à prendre en compte est que les pièces doivent avoir des dimensions égales ou inférieures à 100 x 100 x 100 mm.

Processus complet.

Image 2 : Processus complet. Source : BASF.

Pour les utilisateurs qui ont les moyens et qui souhaitent réaliser le processus de debinding et de frittage, BASF met à disposition les paramètres et les conditions des deux processus qui peuvent être consultés dans l'onglet conseils d'utilisation ou dans le guide d'utilisation disponible dans l'onglet téléchargement.

Les filaments métalliques Ultrafuse de BASF permettent à tout le monde d'imprimer en 3D des pièces en acier de haute qualité. Il suffit d'avoir une imprimante 3D FFF capable d'imprimer de l'ABS et d'acheter la bobine de filament et les coupons. Une bobine d'Ultrafuse 316L et trois coupons suffisent pour obtenir jusqu'à 3 kg de pièces.

Service de debinding et de frittage

Ultrafuse Support Layer, Ultrafuse 17-4 PH et Ultrafuse 316L peuvent être imprimés en 3D avec d'excellents résultats sur l'imprimante 3D à métal Forge 1 développée par Raise3D dans le cadre de la solution MetalFuse. MetalFuse se compose de l'imprimante 3D Forge 1, du four de debinding D200-E et du four de frittage S200-C, et permet de fabriquer en interne des pièces métalliques avec les filaments métalliques Ultrafuse, pour obtenir une pièce entièrement métallique.

Contenu métallique Contenu métallique

Design et stratifié

L'utilisation de supports doit être évitée dans la mesure du possible. S'il est nécessaire de les utiliser, ils doivent être fabriqués dans le même matériau et avoir une densité égale ou supérieure à 70%.

Vidéo 1 : conseils de conception. Source : BASF.

Lors du debinding et du frittage, la pièce subit un retrait de 16% en XY et de 20% en Z, les pièces doivent donc être redimensionnées pour compenser ce retrait.

Il est recommandé d'utiliser les paramètres d'impression suivants :

Taille de la buse 0.4 mm
Facteur d'extrusion 1.0 - 1.1
Largeur d'extrusion 0.35 mm
Distance de rétraction 1.5 mm (direct) / 5 mm (bowden)
Vitesse de rétraction 45 mm/s
Hauteur de la couche 0.1 - 0.15 mm
Périmètres 1 - 2
Remplissage 100 %
Superposition de remplissage sur les périmètres 20 - 35 %
Largeur d'extrusion de remplissage 100 %
Température d'impression 230 - 250 ºC
Température de base 90 - 120 ºC
Ventilateur de couche Éteindre
Vitesse d'impression 35 mm/s

Vidéo 2 : Explication du processus. Source : BASF.

Impression

Les filaments métalliques Ultrafuse sont susceptibles de se déformer, il est donc recommandé d'appliquer Magigoo Pro Metal à la base et d'éviter les courants d'air autour de la pièce.

Ces filaments ont tendance à coller à la buse et au bloc chauffant, il est donc nécessaire de les nettoyer après chaque impression.

Debinding

Avant le frittage, les pièces doivent subir un debinding catalytique pour éliminer les liants. Il s'agit d'un procédé thermochimique dans lequel les pièces sont soumises à un courant d'acide nitrique gazeux dans un four à atmosphère inerte d'azote. Le processus doit être réalisé à 120 ºC avec un courant d'acide nitrique de 30 mL/h*.

Frittage

Après le debinding, il est nécessaire d'appliquer un processus de frittage pour obtenir les propriétés finales et éliminer la porosité de la pièce.

Le processus de frittage doit être effectué dans une atmosphère d'azote sec ou d'argon de haute pureté. Le support réfractaire doit être une poudre d'alumine d'une pureté supérieure à 99,6 %.

Un exemple de cycle de frittage est le suivant :

  1. Chauffez de la température ambiante à 600 ºC à un taux de 5 ºC / min.
  2. Maintenir à 600 ºC pendant 1h
  3. Chauffer de 600 ºC à 1380 ºC à un taux de 5 ºC / min.
  4. Maintenir à 1380 ºC pendant 3h
  5. Laisser refroidir
*Dans le four Nabertherm NRA 40/02-CDB. D'autres équipements peuvent demander une variation de ces paramètres.
Informations générales
Fabricant BASF
Matériel  Acier 316L + liants
Format Bobine de 3 Kg
Densité -
Quantité de métal (masse) 90 %
Diamètre du filament 1.75 ou 2.85 mm
Tolérance de diamètre -
Longueur du filament -
Couleur Gris
RAL/Pantone  -
Propriétés d'impression
Température d'impression 230- 250 ºC
Température de la base/ lit 100 - 120ºC
Température de la chambre -
Ventilateur de couche -
Vitesse d'impression  30 mm/s
Diamètre de la buse 0.4 mm en acier durci
Remplissage recommandé 100 %
Propriétés de frittage
Récipient Creuset réfractaire
Poudre réfractaire  Al203 99.6%
Température maximale 1380 ºC
Propriétés mécaniques
Résistance à l'impact Izod -
Résistance à l'impact Charpy -
Allongement à la pause -
Résistance à la traction -
Module de traction -
Résistance à la flexion  -
Module de flexion -
Dureté superficielle -
Propriétés thermiques
Température de ramollissement -
Température de fusion -
Propriétés spécifiques
Transparence Opaque
Informations complémentaires
HS Code 7406.1
Diamètre de la bobine (extérieur) -
Diamètre de la bobine (trou intérieur)  -
Largeur de la bobine -

* Les valeurs typiques détaillées dans ce tableau doivent être considérées comme une référence. Les valeurs réelles peuvent varier en fonction du modèle d'imprimante 3D utilisé, de la conception des pièces et des conditions d'impression. Nous vous recommandons de confirmer les résultats et les propriétés finales par votre propre test. Pour de plus amples informations, veuillez consulter la fiche technique du produit.

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