¿Qué es Binder Jetting?
Binder Jetting es un proceso profesional de fabricación aditiva, en este proceso, los materiales aglutinantes se depositan en el lecho de polvo de forma selectiva, para unir estas áreas de polvo y formar una capa sólida al mismo tiempo. Los materiales en polvo comúnmente utilizados en Binder Jetting son metal y cerámica. Binder Jetting se aplica en varias aplicaciones, incluyendo prototipos a todo color, piezas de metal de bajo costo. Debemos comprender la mecánica básica de este proceso con sus beneficios y limitaciones clave, para poder aplicar plenamente sus capacidades.
Cómo funciona la inyección de aglomerante
Proceso de fabricación de Binder Jetting:
- Se extenderá una fina capa de polvo sobre la plataforma de construcción.
- Las boquillas de inyección de tinta pasarán y depositarán agentes aglutinantes en un área selectiva para unir las partículas de polvo. El tamaño de la gota es de casi 80 micras. En Binder Jetting a todo color, la tinta de color también debe depositarse en este paso.
- Una vez que se solidifica una capa, la plataforma de construcción se moverá hacia abajo con una altura de capa. Luego se extenderá una nueva capa de polvo en la superficie. Repite este paso hasta terminar toda la pieza.
- Una vez terminadas, las piezas impresas se dejarán curar y ganar fuerza en el polvo. Después de eso, las piezas se retirarán del depósito de polvo y se limpiarán con aire a presión.
Se requiere un procesamiento posterior para diferentes materiales. Las piezas de inyección de aglutinante metálico deben sinterizarse, tratarse con calor o infiltrarse con metal de baja temperatura de fusión. Los prototipos a todo color se infiltran con acrílico para mejorar la apariencia del color. Después de la impresión, estas piezas se encuentran en estado verde con malas propiedades mecánicas y alta porosidad.
Características de inyección de aglomerante
Parámetro de la máquina de impresión
En Binder Jetting, la mayoría de los parámetros de impresión los establecen los fabricantes de máquinas. La altura típica de capa para piezas metálicas es de 50 micras y de 100 micras para modelos a todo color. Como Binder Jetting funciona a temperatura ambiente, no hay efecto térmico de distorsiones dimensionales como deformaciones o ondulaciones. Binder Jetting puede producir el tamaño más grande en comparación con otras tecnologías, también puede producir varias piezas a la vez. Debido a las limitaciones del posprocesamiento, recomendamos que el tamaño máximo sea inferior a 50 mm.
Además, Binder Jetting puede funcionar sin estructura de soporte, el polvo circundante proporcionará el apoyo necesario, que es similar a SLS. Esto puede fomentar la libertad de creación de estructuras metálicas con pocas restricciones geométricas. La precisión dimensional se puede alcanzar en el paso posterior al proceso.
En el proceso de Binder Jetting, las partes no están unidas a la plataforma de construcción. Por lo tanto, se puede utilizar toda el área de construcción, es más adecuado para la producción de volumen bajo y medio. Deberíamos considerar la forma de efecto de llenar todo el volumen de construcción, para aprovechar todas sus capacidades.
Inyección de aglomerante a todo color
Binder Jetting se aplica ampliamente para piezas 3D a todo color, debido a su bajo costo. Las piezas a todo color siempre se imprimen con polvo de PMMA, el calor de impresión principal inyecta el agente aglutinante al principio, mientras que el cabezal de impresión secundario inyecta la tinta de color. Se pueden combinar diferentes colores de tinta en diferentes matrices de colores.
Después del proceso de impresión, también debemos recubrir la superficie de las piezas con pegamento o infiltrante para mejorar la vitalidad del color y mejorar la resistencia de las piezas. Luego se debe agregar la capa de epoxi secundaria para mejorar aún más la resistencia y la apariencia del color. Las piezas de Binder Jetting a todo color son muy frágiles, recomendamos que estas piezas no sean adecuadas para aplicaciones funcionales.
Chorro de aglomerante de metal
Metal Binder Jetting es el proceso de impresión 3D de metal más económico. Además, puede producir piezas de gran tamaño sin estructuras de soporte, lo que permite la producción de geometrías complejas. Metal Binder Jetting es la tecnología más atractiva para la producción de metal de bajo y mediano volumen. Debido a las propiedades mecánicas de las piezas de Binder Jetting, estas piezas no son adecuadas para aplicaciones de gama alta. Sin embargo, sus propiedades materiales son iguales a las piezas de moldeo por inyección de metal.
Infiltración y sinterización
Al igual que en Metal Binder Jetting, las piezas impresas se componen de partículas metálicas y materiales poliméricos. Estas piezas deben procesarse posteriormente para obtener buenas propiedades mecánicas después de la impresión, este proceso de procesamiento posterior incluye la infiltración y la sinterización.
Infiltración: Coloque las piezas impresas en un horno, queme los materiales aglutinantes. Luego, el bronce se utiliza para infiltrar los vacíos por acción capilar, con el fin de obtener piezas con baja porosidad y buena resistencia.
Sinterización: Coloque las piezas impresas en un horno de alta temperatura, queme los materiales aglutinantes y sinterice las partículas de metal para unirlas entre sí, con el fin de obtener piezas con una porosidad muy baja.
Características de inyección de aglomerante metálico
Precisión y tolerancia son difíciles de predecir, que normalmente dependen del modelo y las geometrías. Las dimensiones de las piezas se compensan por la contracción mediante software, pero la contracción no uniforme es un problema. El procesamiento posterior también dará lugar a imprecisiones. La deformación ocurrirá una vez que las piezas se calienten a una temperatura alta y en un estado blando. Además, la deformación se producirá una vez que la fricción entre la placa y la superficie de la pieza aumente considerablemente en la contracción.
Las piezas de Binder Jetting sinterizadas o infiltradas tienen porosidad interna, esto afectará sus propiedades mecánicas finales. Debido a que los vacíos crearán estantes, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la fractura y el alargamiento se ven muy afectados. Para aplicaciones con desempeño mecánico crítico, recomendamos DMLS. Sin embargo, las piezas Binder Jetting tienen mejor rugosidad superficial que DMLS, la rugosidad superficial es de 6 micrones después del procesamiento posterior, la reducimos a 3 micrones con granallado.
Materiales de inyección de aglomerante
El polvo Binder Jetting tiene una gama limitada de materiales, todo el polvo no adherido se recicla.
Materiales | Ventaja | Desventaja |
Acero inoxidable (infiltrado) | Buenas propiedades mecánicasMecanizable | 10% porosidad interna |
Acero inoxidable (sinterizado) | Excelentes propiedades mecánicas Alta resistencia a la corrosión | 3% porosidad interna |
Aleación de Inconel (sinterizado) | Excelentes propiedades mecánicas Excelente resistencia a la temperatura Alta resistencia química | |
Carburo de tungsteno (sinterizado) | alta dureza |
Beneficios de la inyección de aglomerante & Limitaciones
Beneficios de la inyección de aglomerante:
- Binder Jetting tiene un costo menor que DMLS.
- Binder Jetting puede producir piezas grandes con geometrías complejas.
- Es excelente para la producción de bajo o mediano volumen.
Limitaciones de inyección de aglomerante:
- Las piezas de Binder Jetting tienen propiedades mecánicas más bajas que las piezas DMLS.
- Binder Jetting no puede crear detalles muy finos, porque las piezas en estado verde son muy frágiles.
- Binder Jetting tiene una selección de materiales limitada.