如何選出最佳的3D打印機(jī)金屬絲？

導(dǎo)讀：純金屬精確3D打印物體是一個(gè)十分吸引人的概念。只有使用合適的金屬 3D 打印機(jī)才能真正實(shí)現(xiàn)，而這又很昂貴，人們往往“望而卻步”。有調(diào)查顯示，純金屬3D打印的最低投資為 50,000 美元，通常在 100,000 美元及以上。通常需要使用特殊材料進(jìn)行打印，并且需要一個(gè)非常昂貴的打印機(jī)來“完成”打印。如果您能接受與金屬相似但不完全是金屬的東西，那么可以選擇“金屬絲”。這是一個(gè)比較“經(jīng)濟(jì)”的方法，可用于打印金屬物體。



什么是金屬絲？


△獅子雕像是用 Formfutura 的 MetalFil Classic Copper 打印的（來源：Formfutura）

金屬 3D 打印燈絲本質(zhì)上是添加了一些金屬的普通長(zhǎng)絲。這意味著它可以與普通的桌面 FDM 打印機(jī)一起使用（但可能帶有特殊的噴嘴）。金屬絲有多種材料，從銅和青銅到鐵和不銹鋼。金屬絲打印品更堅(jiān)固，看起來類似于鑄造金屬。打印品還可進(jìn)行正常的后處理，例如拋光等。

要注意，如果你想要一根帶有實(shí)際金屬的長(zhǎng)絲，你需要搜索“復(fù)合材料”或“金屬填充”這個(gè)詞。注意若名稱中只有“金屬”的長(zhǎng)絲，可能并不是你想找的東西，因?yàn)檫@可能只是表示具有金屬色或光澤的長(zhǎng)絲。

還要知道，盡管制造商可能會(huì)列出其長(zhǎng)絲中金屬的百分比，您要能夠分辨這個(gè)百分比是體積還是重量； Formfutura 的 Classic Copper 長(zhǎng)絲具有“80% 的銅填充”。然而，考慮到 3 g/cm 3 的規(guī)定密度（介于 PLA 的 1.25 g/cm 3和銅的 8.96 g/cm 3之間），這顯然是一個(gè)重量百分比，體積百分比接近 30% 。

綜合考慮，有很多公司提供一系列具有不同類型和數(shù)量的嵌入金屬的 3D 打印機(jī)金屬絲。南極熊按照金屬的體積百分比的順序?qū)�金屬長(zhǎng)絲進(jìn)行了整理，在調(diào)研過程中還考慮了其他三個(gè)特性。在我們找到最好的長(zhǎng)絲之前，讓我們快速了解一下金屬長(zhǎng)絲的定價(jià)以及一些技巧。

價(jià)格


△更多的金屬通常意味著更多的錢（來源：Killer Robotics）

如前所述，使用金屬絲和使用工業(yè)金屬打印機(jī)之間的成本差異是天文數(shù)字。然而，與標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)絲相比，金屬長(zhǎng)絲的成本至少是其兩倍，具體取決于金屬填充的數(shù)量和類型。

首先，標(biāo)準(zhǔn)PLA或ABS長(zhǎng)絲通常以1公斤線軸形式進(jìn)行售賣�？紤]到相應(yīng)的價(jià)格，金屬絲有時(shí)看起來很劃算，但通常價(jià)格僅為500克或更少。如果你想嘗試不同的材料，你可以尋找低成本的“樣品”（比如100克的線圈）。

同樣，任何金屬都會(huì)增加其長(zhǎng)絲的密度。這意味著，與 PLA 或 ABS 相比，相同重量的金屬絲線軸可能比您預(yù)期的要短。南極熊友情提示，請(qǐng)?jiān)谫?gòu)買時(shí)檢查長(zhǎng)度規(guī)格。

打印提示


△金屬絲可能需要一些特別的設(shè)置（來源：Formfutura）

在開始使用金屬絲打印之前，請(qǐng)務(wù)必考慮以下事項(xiàng)：

●需要將噴嘴升級(jí)為不銹鋼、鍍鎳黃銅（更好的熱傳遞）或其他硬化合金，因?yàn)辄S銅噴嘴因金屬磨損而磨損得更快。

●長(zhǎng)絲應(yīng)保持干燥并置于陰涼處，以減少水分暴露。使用金屬填充，特別是在較高百分比時(shí)，長(zhǎng)絲可能會(huì)更脆，應(yīng)小心處理。

●打印設(shè)置可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。長(zhǎng)絲中的金屬越多，就越難找到正確的設(shè)置以獲得良好的打印效果。必須考慮調(diào)整溫度、回縮和第一層厚度。

回到正題上，以下就是南極熊調(diào)研的金屬長(zhǎng)絲，快來一睹為快吧！

一、Protoplant(10-15%)


△鋼填充長(zhǎng)絲的處理前后（來源：Protopasta）

總部位于美國(guó)的 Protoplant 是金屬 3D 打印機(jī)長(zhǎng)絲市場(chǎng)的早期參與者之一。他們的線材品牌 Protopasta 包括以下五種金屬 3D 打印線材：銅、黃銅和青銅填充的 HTPLA（可熱處理 PLA）以及鋼和鐵填充的復(fù)合 PLA。

對(duì)于 HTPLA 長(zhǎng)絲，用熱（110°C 10 分鐘）處理打印物體會(huì)使它們變得更堅(jiān)固和更硬。用戶可以從填充鐵的長(zhǎng)絲上拋光打印件以露出金屬，然后使用水或醋基清洗劑來產(chǎn)生不同的老化效果。鑒于所有五種材料主要由 PLA 組成，密度范圍為 1.85 至 2.3 g/cm3，其金屬的體積百分比接近 10% 至 15%。

盡管 Protopasta 出現(xiàn)在許多消費(fèi)者名單的首位，并且可能提供高質(zhì)量的打印品，但它們的金屬混合物存在一些缺點(diǎn)。首先，線軸是紙板而不是塑料。雖然環(huán)保，但它們可能不會(huì)滾動(dòng)得那么順利。其次，長(zhǎng)絲很脆，必須小心處理。

●價(jià)格： 1公斤70-100美元

●線軸尺寸： 100g、500g、2kg

●噴嘴溫度： 185-230°C

●床溫：高達(dá) 60 °C

二、Ooznest (25-30%)


△來源：Ooznest

總部位于英國(guó)的Ooznest公司的誕生是為了讓大眾能夠使用RepRap項(xiàng)目，它專門從事家庭工程。銷售用于3D打印和CNC銑削的零件、材料和升級(jí)有助于實(shí)現(xiàn)用戶所需的任何東西的可行小規(guī)模生產(chǎn)。

Ooznest提供的長(zhǎng)絲有兩種顏色可供選擇，“Penny Copper”和“Vikings Bronze”。建議對(duì)這兩種長(zhǎng)絲進(jìn)行后處理，尤其是拋光或氧化零件。這將有助于實(shí)現(xiàn)各種外觀，從閃亮的未來主義外觀到生銹的蒸汽朋克美學(xué)。

這兩種線材的密度為 3.39 和 3.41 g/cm 3時(shí)，金屬含量將在總體積的 25% 和 30% 之間。Ooznest 建議讓線軸遠(yuǎn)離紫外線，以延長(zhǎng)其保質(zhì)期。

●價(jià)格： 1公斤約 72 美元’

●線軸尺寸： 500 克

●噴嘴溫度： 210°C

●床溫：高達(dá) 60 °C

三、Formfutura (~30%)


△一個(gè)經(jīng)過處理的 MetalFil 花瓶（來源：Formfutura）

總部位于荷蘭的 Formfutura 生產(chǎn)和零售金屬 3D 長(zhǎng)絲，提供“經(jīng)典銅”和“古代青銅”兩種材質(zhì)，據(jù)稱重量約為 PLA 的三倍。兩種材料均以 PLA 為基礎(chǔ)，密度接近 3.5 g/cm3。因此，每種金屬的體積百分比約為 30%。

●價(jià)格： 1 公斤約 72 美元

●線軸尺寸： 250 g、750 g、1.5 kg

●噴嘴溫度： 215-235°C

●床溫：高達(dá) 60 °C

四、ColorFabb (30-35%)



△來源：Adafruit Industries via YouTube

ColorFabb 于 2012 年在荷蘭成立，一直是制造金屬 3D 打印機(jī)線材的先驅(qū)。它于 2013 年推出了其首款商業(yè)化 3D 打印線材，并于 2014 年推出了 BronzeFill，其中含有真正的青銅粉末——這在當(dāng)時(shí)是一項(xiàng)技術(shù)突破。

截至 2020 年，ColorFabb 擁有廣受好評(píng)的金屬注入 PLA 長(zhǎng)絲產(chǎn)品組合，其中混合了金屬粉末，包括 BronzeFill、CopperFill 和 SteelFill。根據(jù)公司提供的基礎(chǔ)材料和密度，這些長(zhǎng)絲包含 30% 到 35% 的金屬（按體積計(jì)）。

所有這些細(xì)絲幾乎可以與任何桌面 3D 打印機(jī)一起使用，并且打印的模型具有真實(shí)金屬物體的外觀和感覺。憑借激光燒結(jié)紋理和膚色以及啞光飾面，打印件可以進(jìn)一步拋光、打磨和歸檔，以獲得更精致的最終外觀。

●價(jià)格： 1 公斤約 75 美元

●線軸尺寸： 750 g，1.5 kg＇

●噴嘴溫度： 190-220°C

●床溫： 55°C

五、Zetamix (99%)


△氧化鋯在保持強(qiáng)大強(qiáng)度的同時(shí)提供時(shí)尚的美感（來源：Nanoe）

Nanoe 的法國(guó)制造商 Zetamix 專門生產(chǎn)金屬?gòu)?fù)合材料。一旦零件被 3D 打印，所有 Zetamix 金屬材料都需經(jīng)過一個(gè)“神奇”的步驟，達(dá)到接近 100% 的金屬含量。首先，脫脂將金屬顆粒與粘合劑聚合物分離。然后，在燒結(jié)階段，零件在熔爐中被加熱到剛好低于金屬熔點(diǎn)的溫度。

該公司的產(chǎn)品系列可填充氧化鋁、H13 鋼或 316L 鋼，提供白色和黑色氧化鋯變體。所有選項(xiàng)都具有相似的美感：純色啞光色調(diào)，根據(jù)所選材料具有不同的基色。由于在燒結(jié)過程中體積減小，最終結(jié)果與金屬鑄件的重量和感覺非常相似。就氧化鋯而言，Nanoe 還開發(fā)了一項(xiàng)專利技術(shù)，可以通過多種選擇對(duì)其進(jìn)行著色。也許有一天我們會(huì)看到其中一些以細(xì)絲形式出現(xiàn)。線軸有 1.75 和 2.85 毫米直徑可供選擇，并直接從生產(chǎn)線真空包裝。

●價(jià)格： 1 公斤約 500 美元

●線軸尺寸： 500 克、1 公斤

●噴嘴溫度： 180-190°C

●床溫：最高 30 °C

六、巴斯夫 Ultrafuse 316L (⁓100%)


△使用 Ultrafuse 316L 打印的零件可以送去進(jìn)行脫脂和燒結(jié)（來源：MatterHackers）

巴斯夫的 Ultrafuse 316L 燈絲以及下一款產(chǎn)品，令人印象深刻，但無論是在成本還是工作量方面，它們并不完全等同于上面的長(zhǎng)絲。雖然 Ultrafuse 316L 長(zhǎng)絲是一種金屬聚合物復(fù)合材料，其中含有高比例的 316L 不銹鋼，但最終產(chǎn)品幾乎是 100%的金屬。

這是怎么做到的呢？對(duì)于需要高強(qiáng)度的工業(yè)級(jí)零件，您可以在家中使用普通 FDM 3D 打印機(jī)打印出來的打印件進(jìn)行額外處理。通過脫脂和燒結(jié)過程，聚合物從零件中去除，金屬焊接在一起，變得更加致密和緊湊。

這種燈絲僅提供不銹鋼材質(zhì)，但有 1.75 和 2.85 毫米兩種寬度。鑒于初始金屬百分比較高，您可能會(huì)遇到床粘附問題，并且您的成品零件的燒結(jié)過程可能會(huì)收縮。MatterHackers 建議使用帶有 Dimafix 粘合劑的玻璃打印床，并將您的零件放大 120% 以解決這些問題。

●價(jià)格： 1 公斤約 155 美元

●線軸尺寸： 3 公斤

●噴嘴溫度： 230-250°C

●床溫： 100-120°C

七、Virtual Foundry(~100%)


△金屬打印品（來源：The Virtual Foundry via Facebook）

Virtual Foundry 的長(zhǎng)絲是一種類似于巴斯夫 Ultrafuse 的產(chǎn)品。也就是說，在打印零件后，您需要將它們燒結(jié)以去除所有非金屬材料。除了一些現(xiàn)成的金屬絲外，該公司迄今已根據(jù)行業(yè)要求創(chuàng)造了30種不同種類的絲。除了標(biāo)準(zhǔn)直徑的金屬絲外，他們還銷售相同材料的顆粒。金屬3D打印材料包括鋁6061、青銅、銅、高碳鐵和不銹鋼316L。

●價(jià)格： 1 公斤 140-500 美元

●線軸尺寸： 500 克、1 公斤

●噴嘴溫度： 205-235°C

●床溫： 40-50°C

八、PrimaSelect 金屬


△拋光可以用這些材料創(chuàng)造奇跡（來源：PrimaSelect）

瑞典公司 PrimaSelect 提供青銅、銅和黃銅的金屬填充 PLA。燈絲的打印效果與使用的基礎(chǔ)聚合物非常相似。強(qiáng)烈建議使用硬化噴嘴，以盡量減少對(duì)內(nèi)孔的磨損。最終的表面呈現(xiàn)出均勻的外觀，點(diǎn)綴著真正的金屬。雖然顏色可能不像純?cè)�素那樣有光澤和銅色，但在拋光后它會(huì)完全改變。

根據(jù)Thomas Sanladerer 的評(píng)論，這種混合物在懸垂上表現(xiàn)得非常好，但在橋接方面并不同樣好。在強(qiáng)度方面，金屬填料并不能提高材料的性能。因此建議僅用于裝飾性印花。PrimaSelect 建議使用 400 號(hào)砂紙或滾筒拋光最終部件并露出銅顆粒。請(qǐng)注意，較低的層高度將更容易后處理。不幸的是，此款材料沒有按體積計(jì)算金屬含量的官方數(shù)據(jù)。

●價(jià)格： 1 公斤約 67 美元

●線軸尺寸： 100 克、750 克

●噴嘴溫度： 210-235°C

●床溫： 高達(dá) 60 °C

九、Gizmo Dorks


△這種金屬填充的細(xì)絲會(huì)產(chǎn)生一些非常逼真的“雕像”（來源：Gizmo Dorks）

如果您正在尋找可靠的燈絲品牌，Gizmo Dorks 是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)樗�的產(chǎn)品范圍寬、質(zhì)量高。他們提供兩種金屬填充的 PLA 長(zhǎng)絲：銅和青銅。該公司聲稱這些細(xì)絲中的金屬百分比為 5%，但沒有任何額外信息，所以尚不清楚該值是指體積還是重量。

它們能生成精美的模型，由于金屬含量低，這種長(zhǎng)絲應(yīng)該是一種相對(duì)容易使用的長(zhǎng)絲，而且價(jià)格也具有競(jìng)爭(zhēng)力。

●Gizmo Dorks 價(jià)格： 1 公斤約 25 美元

●線軸尺寸： 1 公斤

●噴嘴溫度： 190-225°C

●床溫：最高 70 °C

十、BuMat


△BuMat 的常規(guī) PLA 是其金屬填充細(xì)絲的絕佳基材（來源：nicholaswells via Imgur）

BuMat 是一家美國(guó)制造商，擁有多樣化的長(zhǎng)絲組合，包括柔性、高速 PLA 和金屬填充。根據(jù) BuMat 的說法，他們的金屬填充長(zhǎng)絲是基于 PLA 的，含有 10% 到 12% 的金屬，但不確定這是指體積還是重量。該公司提供三種選擇：鋁、青銅或銅。基礎(chǔ) PLA 材料還堅(jiān)持注入金屬的顏色，因此您的打印件看起來更具金屬感。

●價(jià)格： 1 公斤約 35 美元

●線軸尺寸： 1 公斤

●噴嘴溫度： 180-220°C

●床溫：未說明