Binder-jettingmachines:uitgebreide gids voor typen, toepassingen, voordelen en beperkingen

Iedereen die geïnteresseerd is in de voordelen en fantastische resultaten van additive manufacturing heeft een lange lijst met methoden om uit te kiezen. Eén die het vermelden waard is in deze mix is ​​binder jetting, waarbij de werelden van vloeistoffen en poeders worden gemengd om gedrukte producten te maken voor de kunst-, ruimtevaart-, medische en industriële sector (en nog veel meer). 

Voor degenen die niet helemaal bekend zijn met het spuiten van bindmiddelen, zullen we dieper ingaan op wat het proces inhoudt, de voor- en nadelen ervan, en voor welke toepassingen het meestal het beste is.

Wat is Binder Jetting (BJ)?

Binder jetting (of BJ) is een van de vele 3D-printtechnologieën die er zijn, maar meer specifiek werkt het door een industriële printkop te gebruiken om een vloeibaar middel en poeder te combineren en te binden. Het kan op deze manier zand-, metaal-, composiet- en keramische onderdelen printen en is prima in staat om hoogwaardige builds te creëren. Twee voorbeelden van systemen, machines en software die er bestaan, zijn ProJet MJP 5600 van 3D Systems en J5 MediJet van Stratasys.

Hoe werkt Binder Jetting (BJ)?

Laten we wat dieper ingaan op hoe het spuiten van bindmiddelen werkt. De stappen voor het printen van een onderdeel met binderjetting zijn:

1. Eerst maakt u een CAD-bestand van uw ontwerp. Dit wordt vervolgens in plakjes gesneden en stuurt instructies in de juiste volgorde naar de binder-jettingprinter. 
2. Vervolgens bedekt een roller het bouwplatform met een gelijkmatige, dunne laag poeder.
3. Vervolgens beweegt de printkop rond en brengt de vloeibare bindmiddelkleefstof aan op specifieke delen van het poeder op basis van de gesneden vijl van het object. 
4. Het bouwplatform wordt vervolgens met de dikte van één laag verlaagd. 
5. Een andere laag poeder wordt door de roller verspreid en dezelfde stappen volgen opnieuw, waarbij het bindmiddel op specifieke delen van het poeder wordt gedruppeld. Dit gebeurt laag voor laag totdat je je eindproduct hebt.
6. Als het klaar is, blijft al het poeder dat niet is gebruikt over en wordt het van het bouwplatform verwijderd.

Wat zijn de voordelen van Binder Jetting 3D-printen?

Hier volgen enkele voordelen van het gebruik van binderjetting-printen ten opzichte van andere methoden:

• Kan builds maken met nauwkeurige afmetingen
• Werkt bij kamertemperatuur (waardoor kromtrekken en restspanningen worden verminderd
• Je kunt met BJ zowel grote als kleine bouwwerken maken
• Het is een stuk sneller als je het vergelijkt met andere 3D-printtechnieken
• Het is betaalbaarder en energiezuiniger dan lasermodellen
• Materialen zoals keramiek en metaalpoeders zijn doorgaans goedkoper
• Het ongebonden poeder dient als natuurlijke ondersteuning en geeft meer flexibiliteit en minder afval
• Elk ongebruikt poeder kan worden hergebruikt voor toekomstige afdruktaken

Wat zijn de nadelen van Binder Jetting 3D-printen?

Hoewel het een behoorlijke lijst voordelen heeft, zijn er ook enkele nadelen waarmee u rekening moet houden bij het spuiten van bindmiddelen: 

• Metaalconstructies gemaakt met bindmiddelstralen kunnen een hogere porositeit en lagere mechanische eigenschappen hebben
• Voor structurele onderdelen is dit niet altijd een optie
• In hun “groene” staat kunnen onderdelen broos zijn
• Nabewerking is bijna altijd vereist, waardoor de tijdlijn langer wordt
• Binderjetting heeft meestal een lagere resolutie dan andere 3D-printmethoden

Wat is het proces van Binder Jetting (BJ)?

De stappen voor het printen van een onderdeel met binderjetting zijn als volgt:

1. Maak en snijd een CAD-bestand van het onderdeel. Dit bestand wordt vervolgens gebruikt om instructies in de juiste volgorde voor het te printen onderdeel naar de printer te sturen. 
2. Het bouwplatform is bedekt met een dunne laag poedervormig materiaal, dat gelijkmatig wordt verdeeld met behulp van een roller. 
3. De printkop brengt de bindmiddellijm selectief aan op het poeder waar dit nodig is, op basis van de gesneden vijl van het object. 
4. Het bouwplatform wordt vervolgens met de dikte van één laag verlaagd. 
5. Een nieuwe laag poeder wordt over de vorige laag verspreid. De poederdeeltjes worden vervolgens door het vloeibare bindmiddel aan elkaar gebonden en vormen het object. Dit proces wordt laag voor laag herhaald totdat het hele object is gemaakt.
6. Eventueel ongebonden poeder blijft op zijn plaats rond het object. Dit wordt verwijderd in de nabewerkingsstappen.

Wat zijn de soorten Binder Jetting (BJ)

Het type bindmiddelspuitmachine dat u gebruikt, hangt af van welk bindmiddel en poeder er worden gebruikt. Enkele veel voorkomende soorten bindmiddelen die bij het spuiten van bindmiddelen worden gebruikt, zijn:

Polymeer bindmiddelen

Polymeerbindmiddelen worden meestal gecombineerd met keramische poeders en kunnen met een warmtebehandeling worden verwijderd. Ze hebben een lagere viscositeit en zijn vrij gemakkelijk aan te brengen via BJ-printen. 

Bindmiddelen op waterbasis

U zult merken dat deze bindmiddelen samenwerken met zand of andere minerale poeders. Ze zijn milieuvriendelijker en kunnen gemakkelijk worden verwijderd door middel van drogen of sinteren.

Oplosmiddelgebaseerde bindmiddelen

Op oplosmiddelen gebaseerde bindmiddelen werken het beste met metaal- en keramische poeders en kunnen worden verwijderd via een proces dat toepasselijk 'solvent debinding' wordt genoemd. Ze hebben een hoog vastestofgehalte en zijn gemakkelijk aan te brengen op het bed.

Furan bindmiddel

Furanbindmiddelen worden gemaakt met furfurylalcohol en worden vaak gebruikt met zandpoeders om mallen en kernen te maken voor gieten, vooral complexere ontwerpen. Ze hebben een goede mechanische sterkte en thermische stabiliteit en kunnen worden uitgehard door hitte of zure katalysatoren. Je kunt de mallen vrij eenvoudig van het gietstuk strippen. 

Silicaatbindmiddel

Deze bindmiddelen, gemaakt van natriumsilicaat of kaliumsilicaat, zijn een andere optie als het gaat om gieten en werken goed met zandpoeders (en zijn ideaal voor ferrometalen zodra de mal is gemaakt). Ze hebben goede vuurvaste eigenschappen en hebben geen probleem met hoge temperaturen. Ze worden uitgehard door drogen of door toevoeging van een zure katalysator. 

Fenolbindmiddel

Een andere optie voor gietdoeleinden zijn fenolbindmiddelen (gemaakt van fenol-formaldehydeharsen). Ze hebben een goede mechanische sterkte en maatvastheid en kunnen door hitte worden uitgehard. Ze zijn fantastisch als je producten met hoge sterkte en hoge temperaturen nodig hebt.

UV-bindmiddel

Voor dit type bindmiddel heb je UV-licht nodig en ze werken niet met veel materialen (fotopolymeerharsen zijn het beste), maar ze produceren wel complexe onderdelen met een hoge resolutie.

Welke materialen kunnen worden gebruikt voor Binder Jetting (BJ)?

Er zijn veel materialen die u kunt gebruiken voor het spuiten van bindmiddelen. Hier is een overzicht van de belangrijkste typen:

• Metalen: Roestvrij staal, titanium, aluminium en koper, waardoor onderdelen met hoge sterkte en duurzaamheid ontstaan. 
• Keramiek: Tegels, sanitair en isolatoren, waarbij gebruik wordt gemaakt van materialen als aluminiumoxide, zirkoniumoxide en siliciumcarbide.
• Zand: Gemengd met een bindmiddel (zoals furaan, silicaat of fenol) om mallen en kernen te maken voor gieterijgieten. 
• Kunststoffen: Poeders zoals polyamide, polypropyleen en polycarbonaat om consumptiegoederen of onderdelen voor de auto- en medische industrie te maken.
• Composieten: Koolstofvezel en glasvezel gemengd met een polymeerbindmiddel.

Raadpleeg onze volledige gids over 3D-printmaterialen voor meer informatie.

Wat zijn voorbeelden van Binder Jetting 3D-printen?

Hieronder vindt u enkele voorbeelden van 3D-printsystemen voor binder jetting:

1. ProJet MJP 5600 van 3D Systems.
2. J5 MediJet van Stratasys.

Wat zijn de toepassingen van Binder Jetting?

Er zijn zoveel toepassingen voor dit soort 3D-printen, en deze verkorte lijst beslaat slechts een klein deel ervan:

• Prototypen
• Luchtvaartcomponenten 
• Castpatronen 
• Sieraden
• Decoratieve objecten in kleur
• Kerns en mallen
• Gereedschap

Veelgestelde vragen over Binder Jetting

Hoeveel kost het spuiten van Binder?

Normaal gesproken kosten binderspuitmachines meer dan $ 100.000. Voor bedrijfseigenaren en fabrikanten is dit vaak behoorlijk voordelig, omdat deze printers niet zoveel stroom verbruiken en goedkopere materialen gebruiken.

Is Binder Jetting een snel 3D-printproces?

Ja, binderjetting wordt vaak beschouwd als de snelste 3D-printtechnologie. Het kan grote volumes produceren in een kortere tijd zonder dat dit ten koste gaat van de nauwkeurigheid.

Heeft Binder Jetting 3D-printen ondersteuning nodig?

Nee, binder jetting heeft doorgaans geen extra ondersteunende structuren nodig, omdat het poeder dat op het printbed wordt gerold dit al biedt. Dit betekent dat meerdere onderdelen tegelijkertijd op hetzelfde poederbed kunnen worden geprint, wat ideaal is voor productie van kleine tot middelgrote batches.

Werkt Binder Jetting alleen met metalen?

Nee, binderjetting werkt met veel meer materialen dan alleen metalen. Je kunt ook printen met zand, keramiek en sommige polymeren.

Kat de Naoum

Kat de Naoum is een schrijver, auteur, redacteur en contentspecialist uit Groot-Brittannië met meer dan 20 jaar schrijfervaring. Kat heeft ervaring met schrijven voor verschillende productie- en technische organisaties en houdt van de wereld van engineering. Naast schrijven was Kat bijna tien jaar juridisch medewerker, waarvan zeven jaar in de scheepsfinanciering. Ze heeft voor veel publicaties geschreven, zowel print als online. Kat heeft een BA in Engelse literatuur en filosofie, en een MA in creatief schrijven aan de Kingston University.

Lees meer artikelen van Kat de Naoum