Was ist Binder Jetting?
Binder Jetting ist ein professionelles additives Herstellungsverfahren, bei dem die Bindematerialien selektiv auf dem Pulverbett abgeschieden werden, um diese Pulverbereiche miteinander zu verbinden und gleichzeitig eine feste Schicht zu bilden. Die beim Binder Jetting üblicherweise verwendeten Pulvermaterialien sind Metall und Keramik. Binder Jetting wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, einschließlich vollfarbige Prototypen, kostengünstige Metallteile. Wir sollten die grundlegende Mechanik dieses Prozesses mit den wichtigsten Vorteilen und Einschränkungen verstehen, um seine Fähigkeiten voll auszuschöpfen.
Wie Binder Jetting funktioniert
Binder Jetting Herstellungsprozess:
- Auf der Bauplattform wird eine dünne Pulverschicht verteilt.
- Die Tintenstrahldüsen werden darüberfahren und Bindemittel auf einem ausgewählten Bereich abscheiden, um Pulverpartikel aneinander zu binden. Die Tropfengröße beträgt fast 80 Mikrometer. Beim Vollfarb-Binder-Jetting sollte in diesem Schritt auch Farbtinte aufgebracht werden.
- Sobald eine Schicht verfestigt ist, bewegt sich die Bauplattform mit einer Schichthöhe nach unten. Dann wird eine neue Pulverschicht auf die Oberfläche aufgetragen. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis das ganze Teil fertig ist.
- Nach der Fertigstellung werden die gedruckten Teile im Pulver aushärten und an Festigkeit gewinnen. Danach werden die Teile aus dem Pulverbehälter entnommen und mit Druckluft gereinigt.
Für verschiedene Materialien ist eine Nachbearbeitung erforderlich. Metal Binder Jetting-Teile müssen gesintert, behandelt oder mit Metall mit niedriger Schmelztemperatur infiltriert werden. Vollfarbige Prototypen werden mit Acryl infiltriert, um das Erscheinungsbild der Farbe zu verbessern. Nach dem Drucken befinden sich diese Teile im Grünzustand mit schlechten mechanischen Eigenschaften und hoher Porosität.
Binder-Jetting-Eigenschaften
Druckmaschinenparameter
Beim Binder Jetting werden die meisten Druckparameter von den Maschinenherstellern festgelegt. Die typische Schichthöhe für Metallteile beträgt 50 Mikrometer und 100 Mikrometer für Vollfarbmodelle. Da Binder Jetting bei Raumtemperatur betrieben wird, gibt es keine thermischen Auswirkungen von Dimensionsverzerrungen wie Verziehen oder Kräuseln. Binder Jetting kann die größte Größe produzieren Im Vergleich zu anderen Technologien können damit auch mehrere Teile gleichzeitig hergestellt werden. Aufgrund der Einschränkungen bei der Nachbearbeitung empfehlen wir, dass die maximale Größe unter 50 mm liegt.
Darüber hinaus ist Binder Jetting in der Lage, ohne zu arbeiten Stützstruktur, das umgebende Pulver bietet die notwendige Unterstützung, die ähnlich ist wie SLS. Dies kann die Freiheit der Metallstrukturerzeugung mit wenigen geometrischen Einschränkungen fördern. Die Maßhaltigkeit kann im Nachbearbeitungsschritt erreicht werden.
Beim Binder-Jetting-Prozess werden die Teile nicht an der Bauplattform befestigt. So kann die gesamte Baufläche genutzt werden, sie eignet sich eher für die Produktion kleiner und mittlerer Stückzahlen. Wir sollten die Wirkungsweise des Füllens des gesamten Bauvolumens berücksichtigen, um seine vollen Fähigkeiten auszunutzen.
Vollfarb-Binder-Jetting
Binder Jetting wird aufgrund seiner geringen Kosten häufig für vollfarbige 3D-Teile eingesetzt. Vollfarbige Teile werden immer mit PMMA-Pulver gedruckt, die Hauptdruckhitze spritzt zuerst das Bindemittel, während der sekundäre Druckkopf die Farbtinte spritzt. Unterschiedliche Tintenfarben können zu unterschiedlichen Farbfeldern kombiniert werden.
Nach dem Druckprozess sollten wir die Teileoberfläche auch mit Klebstoff oder Infiltrationsmittel beschichten, um die Farbbrillanz zu erhöhen und die Festigkeit des Teils zu verbessern. Dann sollte die sekundäre Epoxidschicht hinzugefügt werden, um die Festigkeit und das Aussehen der Farbe weiter zu verbessern. Vollfarbige Binder Jetting-Teile sind sehr spröde, wir empfehlen, dass diese Teile nicht für funktionale Anwendungen geeignet sind.
Spritzen von Metallbindern
Metal Binder Jetting ist das wirtschaftlichste Metall-3D-Druckverfahren. Darüber hinaus können großformatige Teile ohne Stützstrukturen hergestellt werden, was die Produktion komplexer Geometrien ermöglicht. Metal Binder Jetting ist die attraktivste Technologie für die Metallproduktion in kleinen und mittleren Mengen. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften der Binder Jetting-Teile sind diese Teile nicht für High-End-Anwendungen geeignet. Ihre Materialeigenschaften sind jedoch Metallspritzgussteilen ebenbürtig.
Infiltrieren & Sintern
Wie beim Metal Binder Jetting bestehen gedruckte Teile aus Metallpartikeln und Polymermaterialien. Diese Teile sollten nachbearbeitet werden, um gute mechanische Eigenschaften nach dem Drucken zu erhalten, wobei dieser Nachbearbeitungsprozess Infiltration und Sintern umfasst.
Infiltration: Gedruckte Teile in einen Ofen legen, Bindematerialien ausbrennen. Dann wird Bronze verwendet, um Hohlräume durch Kapillarwirkung zu infiltrieren, um Teile mit geringer Porosität und guter Festigkeit zu erhalten.
Sintern: Platzieren Sie gedruckte Teile in einem Hochtemperaturofen, brennen Sie Bindematerialien aus und sintern Sie Metallpartikel, um sie miteinander zu verbinden, um Teile mit sehr geringer Porosität zu erhalten.
Jetting-Eigenschaften von Metallbindemitteln
Genauigkeit und Toleranz sind schwer vorhersehbar, was normalerweise von Modell und Geometrie abhängt. Die Teileabmessungen werden per Software für die Schrumpfung kompensiert, aber die ungleichmäßige Schrumpfung ist ein Problem. Auch die Nachbearbeitung führt zu Ungenauigkeiten. Eine Verformung tritt auf, sobald Teile auf eine hohe Temperatur erhitzt werden und sich in einem weichen Zustand befinden. Darüber hinaus tritt ein Verziehen auf, wenn die Reibung zwischen der Platte und der Teileoberfläche durch die Schrumpfung stark zunimmt.
Gesinterte oder infiltrierte Binder-Jetting-Teile sind innen porös, was sich auf ihre endgültigen mechanischen Eigenschaften auswirkt. Aufgrund der entstehenden Hohlräume werden Zahnstange, Ermüdungsfestigkeit, Bruchfestigkeit und Dehnung stark beeinträchtigt. Für Anwendungen mit kritischer mechanischer Leistung empfehlen wir DMLS. Binder Jetting-Teile haben jedoch eine bessere Oberflächenrauheit als DMLS, die Oberflächenrauheit beträgt 6 Mikrometer nach der Nachbearbeitung, wir reduzieren sie durch Perlstrahlen auf 3 Mikrometer.
Binder-Jetting-Materialien
Binder Jetting-Pulver hat eine begrenzte Auswahl an Materialien, alle ungebundenen Pulver werden recycelt.
| Materialien | Vorteil | Nachteil |
| Edelstahl (infiltriert) | Gute mechanische EigenschaftenBearbeitbar | 10% interne Porosität |
| Edelstahl (gesintert) | Hervorragende mechanische EigenschaftenHohe Korrosionsbeständigkeit | 3% interne Porosität |
| Inconel-Legierung (gesintert) | Ausgezeichnete mechanische EigenschaftenHervorragende TemperaturbeständigkeitHohe chemische Beständigkeit | |
| Hartmetall (gesintert) | Hohe Härte |
Binder Jetting Vorteile & Einschränkungen
Binder Jetting Vorteile:
- Binder Jetting kostet weniger als DMLS.
- Binder Jetting kann große Teile mit komplexen Geometrien herstellen.
- Es eignet sich hervorragend für die Produktion kleiner oder mittlerer Stückzahlen.
Einschränkungen beim Binder-Jetting:
- Binder Jetting-Teile haben schlechtere mechanische Eigenschaften als DMLS-Teile.
- Binder Jetting kann keine sehr feinen Details erzeugen, da Teile im grünen Zustand sehr spröde sind.
- Binder Jetting hat eine begrenzte Materialauswahl.