Een overzicht van binder jetting

Wat is binderjetting? In 1993 ontwikkelde het Massachusetts Institute of Technology deze inkjet-in-powder-bed-vorm van 3D-printen om complexe onderdelen uit een verscheidenheid aan materialen te printen. Tegenwoordig zijn er toepassingen voor het spuiten van bindmiddelen in verschillende industrieën en kunt u alles maken, van metalen onderdelen tot grote zandgietkernen tot full-color prototypen. Het spuiten van bindmiddelen is snel en kosteneffectief, maar veel productteams zijn niet bekend met dit productieproces. Dit is wat je moet weten.

Wat is binder jetting?

Terwijl veel andere 3D-printmethoden een enkel mondstuk of laser gebruiken om onderdelen laag voor laag te maken, spuit het bindmiddel jetting vloeibaar bindmiddel op een poederbed. In feite is het 3D-printproces van binder jetting vergelijkbaar met hoe een 2D-printer inkt aan papier toevoegt. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het printen van metaal, zand en keramiek en staat bekend om zijn snelheid, betaalbaarheid en het vermogen om grote onderdelen te printen.

Om het binder jetting-proces te starten, moet u een digitaal model van uw onderdeel maken, het in plakjes snijden en naar uw productiepartner sturen. Ze voeren het vervolgens in de binder jetting-printer in. Vervolgens verspreidt een overschilderbaar mes of roller een dunne laag poeder over het bouwplatform en een wagen met inkjet-nozzles gaat over het poederbed, waarbij druppels bindmiddel worden afgezet. Als u een full-color onderdeel maakt, zal de machine tijdens deze stap ook gekleurde inkt afzetten.

Het bouwplatform zakt dan in overeenstemming met de laagdikte van uw model. De meeste full colour modellen hebben een laaghoogte van 100 micron, de meeste metalen onderdelen hebben een laaghoogte van 50 micron en de meeste zandgietmatrijzen hebben een laaghoogte tussen 200 en 400 micron. Vervolgens zal het mes of de roller het oppervlak opnieuw coaten en het proces wordt herhaald totdat uw onderdeel voltooid is. Uw technicus kan uw onderdeel vervolgens uitharden om de sterkte te vergroten, het voorzichtig van het losse poeder op uw poederbed bevrijden en het reinigen met een borstel of perslucht.

Onderdelen die zojuist zijn gemaakt met behulp van bindmiddelstralen zijn in een groene staat en hebben doorgaans een hoge porositeit en slechte mechanische eigenschappen. Als zodanig kan uw technicus na het afdrukken enkele nabewerkingsstappen toevoegen, die variëren afhankelijk van het materiaal van uw onderdeel. Een metalen onderdeel moet bijvoorbeeld mogelijk worden gesinterd met een metaal met een lage smelttemperatuur, zoals brons. Als u een onderdeel in kleur heeft, kan uw technicus het infiltreren met acryl om de levendigheid te verbeteren. Als u een zandgietkern of mal heeft, is er geen extra bewerking nodig.

Veelgebruikte materialen bindmiddel spuitmaterialen

Materialen voor het spuiten van bindmiddelen vallen in drie categorieën:poeder, zand en metaal.

Zandsteen en PMMA-poeder

Aangezien 3D-printmachines voor binderjetting vaak secundaire printkoppen hebben die kleur toevoegen terwijl de primaire printkop het bindmiddel toevoegt, is het gemakkelijk om full-color modellen te maken met zandsteen- of polymethylmethacrylaat (PMMA)-poeders. De resulterende onderdelen zullen echter erg broos zijn - zelfs na verwerking - en kunnen het best worden gebruikt als niet-functionele modellen zoals topografische kaarten of beeldjes.

Zand

Zand en kwartszand zijn relatief betaalbaar, dus ze zijn geweldig voor het maken van mallen en kernen voor eenmalig gebruik. Met bindzand kunt u niet alleen complexe geometrieën creëren die met traditionele methoden moeilijk of onmogelijk te produceren zijn, maar u kunt ook een maatnauwkeurigheid van ± 0,3 mm bereiken. Merk ook op dat:

• Je hebt geen extra nabewerking nodig.
• Laagdiktes voor zandgietkernen en mallen vallen meestal tussen 200 en 400 m.
• De bouwformaten kunnen zo groot zijn als 2200 x 1200 x 600 mm.

Metaal

Binder jetting is ook een populaire keuze voor het 3D-printen van metaal. Het is tot 10 keer zuiniger dan selectief lasersinteren (SLS) of selectief lasersmelten (SLM) en biedt relatief grote bouwformaten tot 800 x 500 x 400 mm. Binder jetting maakt ook complexe geometrieën mogelijk, vereist geen ondersteunende structuren en heeft een maatnauwkeurigheid van ± 0,2 mm.

Binder jetting is compatibel met staal, titanium, chromiet, koper en meer, maar je moet je onderdeel nabewerken om de sterkte te verbeteren, ongeacht welk metaal je gebruikt. Opties voor nabewerking zijn onder meer:

• Infiltratie: Bij infiltratie wordt een uitgehard onderdeel in een hete oven geplaatst. Nadat het bindmiddel is opgebrand, neemt de dichtheid van het onderdeel af tot circa 60%. Uw ingenieur kan de achtergebleven holtes vervolgens vullen met brons of een ander metaal met een lage smelttemperatuur tot het een dichtheid van ten minste 90% bereikt. Geïnfiltreerde delen zijn relatief sterk en hebben goede mechanische eigenschappen, maar zullen na infiltratie ongeveer 2% kleiner zijn.

• Sinteren: Als u nog betere mechanische eigenschappen wilt, kunt u uw metalen onderdeel laten sinteren. Sinteren houdt in dat een onderdeel in een oven wordt verwarmd om de bindmiddelen uit te bakken en de metaaldeeltjes te smelten. Gesinterde onderdelen hebben een hoge corrosieweerstand en een porositeit van 3%, maar het nadeel is dat ze vaak rond de 20% krimpen ten opzichte van hun oorspronkelijke grootte. Deze krimp is mogelijk niet uniform, wat kan leiden tot onnauwkeurigheden na het afdrukken, zelfs als uw ontwerp al voor 20% krimp zorgde.

Voor- en nadelen van Binder jetting

Wanneer u kiest voor binderjetting, kunt u:

• Behaal een relatief hoge maatnauwkeurigheid: Aangezien bindmiddelstralen plaatsvindt bij kamertemperatuur, hoeft u zich geen zorgen te maken over kromtrekken en blijft uw onderdeel zeer maatnauwkeurig. Als je bindmiddel jet met metaal, hoef je je ook geen zorgen te maken over het verlichten van restspanningen tijdens de secundaire nabewerking. U zult echter waarschijnlijk krimp opmerken na het sinteren.

• Geld besparen: Het binden van een metalen onderdeel is meer dan tien keer voordeliger dan het gebruik van SLM of SLS. Het is niet alleen voordeliger, maar verbruikt ook minder energie doordat er een vloeibaar bindmiddel wordt gebruikt in plaats van een laser. Bovendien zijn bindmiddelstralen van keramiek en metaalpoeders meestal goedkoper dan poeders voor SLS en SLM. Op dezelfde manier kunt u een prototype in kleur produceren via binderjetting voor een fractie van wat het normaal gesproken zou kosten om er een te produceren via SLS, SLM of material jetting.

• Afzien van ondersteunende structuren: Bij bindmiddelstralen biedt het ongebonden poeder alle ondersteuning die uw onderdeel nodig heeft, waardoor er geen ondersteuningsstructuren nodig zijn en u meer ontwerpvrijheid krijgt. Dit betekent ook kortere nabewerkingstijden en minder materiaalverbruik in vergelijking met andere 3D-printtechnologieën.

• Beperk verspilling: 100% van het ongebruikte poeder kan worden hergebruikt voor toekomstige afdrukken, waardoor u materiaal en geld bespaart. Ter vergelijking:slechts 50% van het poeder dat door SLS 3D-printers wordt gebruikt, is herbruikbaar.

• Snel een groot onderdeel of meerdere kleinere onderdelen tegelijk produceren: Binder jetting machines hebben bouwvolumes tot 2200 x 1200 x 600 mm, wat betekent dat je grote onderdelen kunt produceren of tegelijkertijd meerdere kleinere kunt bouwen.

Er zijn echter een paar nadelen waarmee u rekening moet houden bij het gebruik van binderstralen. Onthoud dat:

• Onderdelen voor het spuiten van metalen bindmiddel zullen vanwege hun hogere porositeit minder mechanische eigenschappen hebben dan hun SLS-tegenhangers.
• Binder jetting biedt een beperkte materiaalkeuze in vergelijking met andere 3D-printprocessen.
• Onderdelen zijn broos in hun groene staat, wat betekent dat je alleen ruwe details kunt printen.
• De meeste onderdelen die met bindmiddel worden gespoten, vereisen nabewerking, wat de productietijden aanzienlijk kan verlengen en onnauwkeurigheden kan veroorzaken.

3D-printen met Fast Radius

Binder jetting is een snelle en betaalbare technologie die geweldig is voor grote prints en full-color prototypes. Is binder jetting het beste proces voor je volgende project? Door samen te werken met een ervaren productiepartner kunt u de juiste beslissing nemen.

Bij Fast Radius heeft ons team van professionals jarenlange ervaring met de nieuwste 3D-printtechnologieën. We kunnen helpen bij het optimaliseren van uw ontwerp voor 3D-printen, het selecteren van een materiaal en 3D-printmethode die aan uw behoeften voldoen, en meer. Neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan.