BASF Ultrafuse 17-4 PH
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BASF Ultrafuse 17-4 PH

BASF-UF-174PH-175-1000
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BASF, uma das maiores e mais prestigiadas multinacionais do sector químico, empenhou-se na fabricação aditiva através da marca Forward-AM e das suas linhas Ultrasint, Ultrafuse e Ultracure. Possui actualmente uma vasta gama de materiais para as principais tecnologias de impressão 3D, incluindo as suas excelentes resinas de engenharia baseadas em uretano, ou os seus filamentos metálicos.

Ultrafuse 17-4PH é um filamento de impressão 3D FFF composto de 90% em peso de pó sinterizável de aço 17-4PH e 10% de polímeros aglutinantes especificamente desenvolvidos para facilitar a extrusão deste material.

Grapa para panel solar fabricada con Ultrafuse 17-4.

Imagem 1: Pinça de painel solar feita com Ultrafuse 17-4. Fonte: BASF.

O aço 17-4PH ou tipo 630 é um aço inoxidável martensítico ligado com crómio e cobre, que se distingue pela sua elevada resistência mecânica. Este aço pode ser endurecido por precipitação para atingir uma força e dureza superiores. Em comparação com o aço 316L, tem propriedades mecânicas mais elevadas ao custo de uma menor resistência à corrosão.

Ao contrário de outros filamentos metálicos baseados em PLA onde o processo de debinding é realizado termicamente em conjunto com a sinterização, Ultrafuse 17-4PH utiliza um polímero aglutinante específico que requer um processo de debinding catalítico desenvolvido pela BASF. Este processo catalítico tem a vantagem de ser muito mais limpo do que a calcinação do PLA, reduzindo assim os resíduos presentes durante a sinterização e obtendo uma parte final livre de impurezas e com propriedades mais próximas das do aço maquinado ou injectado.


Vídeo 1: Caso de aplicação real Ultrafuse 17-4PH. Fonte: BASF.

Este filamento tem condições de impressão semelhantes às do ABS, pelo que pode ser utilizado na maioria das impressoras 3D FFF. Além disso, os aglutinantes utilizados foram desenvolvidos para minimizar a fragilidade característica dos filamentos metálicos, o que facilita a sua utilização tanto em extrusoras directas como em impressoras bowden e não requer aquecimento antes da impressão. Está disponível em bobinas de 1 kg e 3 kg e em diâmetros de 1,75 mm e 2,85 mm.

Inserto impreso en 3D con Ultrafuse 17-4PH

Imagem 2: Inserção impressa em 3D com Ultrafuse 17-4PH. Fonte: BASF.

Ultrafuse 17-4PH foi desenvolvido com o objectivo de simplificar e reduzir os custos na impressão 3D de peças metálicas. É por isso que, como no caso do Ultrafuse 316L, este filamento pode beneficiar do serviço de debinding e sinterização prestado pelo ELNIK. Este serviço baseia-se na compra de cupões, em que cada cupão dá ao utilizador o direito de pós-processar 1 kg de peças. Cada cupão cobre o processo de debinding e sinterização, assim como o envio e devolução das peças. O único factor a ter em conta é que as peças devem ter dimensões iguais ou inferiores a 100 x 100 x 100 mm.

Proceso completo

Imagem 3: Processo completo. Fonte: BASF.

Para os utilizadores que possuem os meios e desejam realizar o processo de debinding e sinterização, a BASF fornece os parâmetros e condições de ambos os processos que podem ser consultados no separador de dicas de utilização ou no guia de utilização disponível no separador de descarregamento.

Os filamentos de metal da BASF Ultrafuse tornam possível a qualquer pessoa imprimir em 3D peças de aço de alta qualidade. Só é necessária uma impressora FFF 3D capaz de imprimir ABS e a compra da bobina de filamento e dos cupões. Uma bobina de Ultrafuse 17-4PH e um cupão é suficiente para obter até 1 kg de peças.

Serviço de debinding e sinterização

Ultrafuse Support Layer, Ultrafuse 17-4 PH e Ultrafuse 316L podem ser impressos em 3D com excelentes resultados na impressora metálica Forge 1 3D desenvolvida pela Raise3D como parte da solução MetalFuse. MetalFuse consiste na impressora 3D Forge 1, no forno de debinding D200-E e no forno de sinterização S200-C, e permite o fabrico interno de peças metálicas com filamentos de metal Ultrafuse, resultando numa peça totalmente metálica.

Informação geral

Fabricante BASF
Material Metal + aglutinante
Formato 1 kg / 3 kg
Densidade - g/cm³
Diâmetro filamento 1.75 / 2.85 mm
Quantidade de enchimento (volume) - %
Quantidade de enchimento (massa) 90 %

Propriedades de impressão

Temperatura de impressão 230 - 250 ºC
Temperatura cama de impressão 90 - 120 ºC
Velocidade de impressão recomendada 15 - 50 mm/s
Bocal recomendado Aço Temperado
Diâmetro recomendado do nozzle Min. 0.4 mm

Propriedades mecânicas

Alongamento ao rompimento - %
Resistência à tração - MPa
Módulo de tração - MPa
Resistência à flexão - MPa
Módulo de flexão - MPa
Dureza da superfície -

Propriedades térmicas

Temperatura de amolecimento - ºC

Propriedades de sinterização

Recipiente Cadinho refractário
Pó refractário Al2O3 99.6 %
Temperatura máxima 1300 ºC

Propriedades específicas

Proteção contra a radiação (sem sinterizar) -

Outras

HS Code 7406.1

Diseño y Laminado

Se debe evitar el uso de soportes siempre que sea posible. En caso de que sea necesario usarlos, estos deben realizarse en el mismo material y con una densidad igual o superior al 70%.

Video 1: Consejos de diseño. Fuente: BASF.

Durante el debinding y sinterizado, la pieza sufre una contracción del 16% en XY y del 20 % en Z, por lo que se debe redimensionar las piezas para compensar esta merma.

Se recomienda usar los siguientes parámetros de impresión:

Tamaño de nozzle0.4 mm
Factor de extrusión1.0 - 1.1
Ancho de extrusión0.35 mm
Distancia de retracción1.5 mm (directo) / 5 mm (bowden)
Velocidad de retracción45 mm/s
Altura de caoa0.1 - 0.15 mm
Perímetros1 - 2
Relleno100 %
Superposición de relleno sobre perímetros20 - 35 %
Ancho de extrusión de relleno100 %
Temperatura de impresión230 - 250 ºC
Temperatura de base90 - 120 ºC
Ventilador de capaApagado
Velocidad de impresión35 mm/s

Video 2: Explicación del proceso. Fuente: BASF.

Impresión

Los filamentos metálicos Ultrafuse son susceptibles de sufrir warping, por lo que se recomienda aplicar Magigoo Pro Metal en la base y evitar corrientes de aire en el entorno de la pieza.

Estos filamentos tienden a adherirse al nozzle y al bloque calefactor por lo que es necesario limpiarlos tras cada impresión.

Debinding

Antes del sinterizado, las piezas se deben someter a un debinding catalítico para eliminar los aglutinantes. Este consiste en un proceso termoquímico en el cual las piezas se someten a una corriente de ácido nítrico gaseoso dentro de un horno con atmósfera inerte de nitrógeno. El proceso se debe llevar a cabo a 120 ºC con una corriente de ácido nítrico de 30 mL/h*.

Sinterizado

Tras el debinding es necesario aplicar un sinterizado para obtener las propiedades finales y eliminar la porosidad de la pieza.

El proceso de sinterizado debe realizarse en atmósfera de nitrógeno seco o argón de alta pureza. El soporte refractario debe ser polvo de alúmina con una pureza superior a 99.6%.

Un ejemplo de ciclo de sinterizado es el siguiente:

  1. Calentar desde temperatura ambiente hasta 600 ºC a una velocidad de 5 ºC / min
  2. Mantener a 600 ºC durante 1h
  3. Calentar desde 600 ºC hasta 1380 ºC a una velocidad de 5 ºC / min
  4. Mantener a 1300 ºC durante 3h
  5. Dejar enfriar
*En horno Nabertherm NRA 40/02-CDB. Otros equipos pueden requerir variar estos parámetros.

Propriedades destacadas

Temperatura de impressão
230 - 250 ºC
Diâmetro filamento
1.75 / 2.85 mm

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