Binder Jetting

Podczas gdy wiele technologii druku 3D wykorzystuje ciepło, lasery lub światło UV do zestalania materiału, Binder Jetting przyjmuje zupełnie inne podejście. Jest to jeden z niewielu procesów produkcji addytywnej, który oddziela fazę drukowania od fazy stapiania, umożliwiając szybszą przepustowość, niższe zużycie energii i produkcję seryjną na dużą skalę. Od pełnokolorowych modeli koncepcyjnych po funkcjonalne komponenty metalowe, Binder Jetting po cichu zmienia sposób, w jaki branże myślą o produkcji addytywnej – zwłaszcza pod względem skalowalności i opłacalności.

Co to jest Binder Jetting?

Binder Jetting to proces produkcji addytywnej, w którym ciekły środek wiążący jest selektywnie osadzany na złożu proszku w celu połączenia cząstek – warstwa po warstwie – aż do ukończenia części. W przeciwieństwie do wielu innych metod druku 3D opartych na proszku (takich jak SLS lub SLM), Binder Jetting nie opiera się na wysokich temperaturach lub laserach do łączenia materiałów. Zamiast tego, krzepnięcie zachodzi chemicznie, a wiążąca ciecz działa jak „klej” między cząstkami proszku.

To sprawia, że różni się ona zasadniczo od technologii takich jak Material Jetting, w których fotopolimery są utwardzane światłem UV, czy SLM/DMLS, w których proszki metali są w pełni topione za pomocą lasera.

Jak działa proces Binder Jetting?

Proces rozpoczyna się od rozprowadzenia cienkiej warstwy proszku (metalu, piasku lub ceramiki) na platformie roboczej. Głowica drukująca, podobna do tych w drukarkach atramentowych, przesuwa się po warstwie, selektywnie osadzając spoiwo w miejscu, w którym część powinna się zestalić. Gdy jedna warstwa zostanie ukończona, platforma obniża się, rozprowadzana jest nowa warstwa proszku i proces się powtarza.

Po wydrukowaniu części są w delikatnym „stanie zielonym” i wymagają obróbki końcowej. W przypadku metali zazwyczaj obejmuje to utwardzanie, usuwanie wiązań i spiekanie w piecu, gdzie cząstki proszku stapiają się bez całkowitego stopienia. W przypadku form piaskowych lub elementów ceramicznych może wystarczyć samo utwardzanie.

Materiały Binder Jetting

Technologia ta obsługuje szeroką gamę materiałów, w zależności od zamierzonego zastosowania. Typowe kategorie obejmują:

metale: stal nierdzewna, Inconel, miedź, tytan,
ceramika: krzemionka, tlenek glinu,
Piaski: stosowane w rdzeniach i formach odlewniczych,
kompozyty lub kolorowy piaskowiec: stosowane w pełnokolorowych modelach lub prototypach o niskiej wytrzymałości.

W szczególności, technologia metal Binder Jetting zyskała na popularności w branżach dążących do wysokowydajnej, taniej produkcji części bez złożoności laserów lub systemów zamkniętej pętli.

Zalety i wady technologii Binder Jetting

Główne zalety

– Nie są wymagane żadne konstrukcje wsporcze: złoże proszku naturalnie podtrzymuje zwisy,

– Szybkie drukowanie: dzięki głowicy drukującej o szerokiej warstwie i braku nagrzewania,

– duże wolumeny produkcji: bardziej ekonomiczne w przypadku produkcji seryjnej,

– Niższe naprężenia termiczne: minimalne wypaczenia lub naprężenia szczątkowe

Rozważania

– wymaga obróbki końcowej: spiekanie lub infiltracja mogą powodować skurcz,

– zielone części są delikatne: przed utwardzeniem należy obchodzić się z nimi ostrożnie,

– porowatość i wytrzymałość: ostateczne właściwości zależą w dużej mierze od jakości spiekania,

– nie nadaje się do wszystkich geometrii: niektóre elementy wewnętrzne mogą zapaść się podczas spiekania

Rozpylanie spoiwa a rozpylanie materiału

Pomimo podobnych nazw, Binder Jetting i Material Jetting są zupełnie inne. Material Jetting bardziej przypomina fotopolimerowy druk 2D – wyrzuca krople ciekłej żywicy, które są utwardzane promieniami UV warstwa po warstwie. Jest to idealne rozwiązanie dla prototypów o gładkich powierzchniach i modeli wizualnych, a nie części o wytrzymałości przemysłowej.

Z drugiej strony, technologia Binder Jetting wykorzystuje proszek jako surowiec i może wytwarzać wytrzymałe części metalowe lub ceramiczne po spiekaniu. Pod względem zastosowania jest ona znacznie bliższa technologii stapiania w złożu proszkowym.

Gdzie Binder Jetting błyszczy

Binder Jetting to technologia, w której koszt, szybkość i skalowalność mają większe znaczenie niż doskonałość powierzchni lub wytrzymałość izotropowa. Jest szeroko stosowany do:

części metalowych w produkcji nisko- i średnioseryjnej,
formy odlewnicze i rdzenie w przemyśle odlewniczym,
kolorowe modele koncepcyjne,
architektoniczne lub artystyczne elementy ceramiczne,
szybkie oprzyrządowanie lub osprzęt.

Jego zdolność do oddzielania drukowania od spiekania otwiera możliwość przetwarzania końcowego na poziomie partii, co może być bardziej wydajne w procesach produkcyjnych w porównaniu z systemami fuzji warstw.

Metal Binder Jetting vs DMLS/SLM

Binder Jetting i DMLS/SLM są ukierunkowane na produkcję części metalowych, ale podążają bardzo różnymi ścieżkami. DMLS i SLM w pełni topią proszek za pomocą lasera, w wyniku czego powstają części niemal identyczne z elementami kutymi – gęste i bardzo wytrzymałe – ale także drogie i powolne.

Metal Binder Jetting pomija laser i zamiast tego spieka części po wydrukowaniu. Zwykle skutkuje to mniejszą gęstością, ale umożliwia znacznie szybszą przepustowość i niższe koszty, co czyni go idealnym do zastosowań wysokonakładowych, w których akceptowalny jest pewien kompromis w zakresie właściwości mechanicznych.

Podsumowanie

Binder Jetting to wyjątkowa i wszechstronna technologia druku 3D, która wyróżnia się szybkością, skalowalnością i opłacalnością, szczególnie w przypadku metali i ceramiki. Chociaż wiąże się to z wyzwaniami związanymi z obróbką końcową, jego zdolność do wytwarzania funkcjonalnych części w partiach – bez potrzeby stosowania wysokoenergetycznych laserów lub skomplikowanego usuwania podpór – czyni go atrakcyjną opcją dla branż skoncentrowanych na produkcji. Od pełnokolorowych prototypów po odlewane formy piaskowe i metalowe elementy mocujące, Binder Jetting odgrywa strategiczną rolę w szerszym krajobrazie produkcji addytywnej.

← Poprzedni

Czym jest druk 3D w technologii DMLS i SLM? Pełne porównanie

Następny →

Rozpylanie materiału

Zobacz również