バインダージェッティングの紹介

ジャック・ライ CNC加工のエキスパート

専門とする CNCフライス, CNC旋, 3Dプリント, ウレタンキャスト、 と 板金加工 サービス。


バインダージェッティングとは

バインダー ジェッティングは専門的な付加製造プロセスです。このプロセスでは、バインダー材料が選択的に粉末床に堆積され、これらの粉末領域が結合され、一度に固体層が形成されます。バインダージェッティングで一般的に使用される粉末材料は、金属とセラミックスです。バインダージェッティングは、以下を含むさまざまな用途に適用されます。 フルカラーの試作品、低コストの金属部品。その機能を十分に活用するためには、このプロセスの基本的な仕組みと主な利点と制限を理解する必要があります。

バインダージェッティングの仕組み

バインダー ジェッティング製造プロセス:

  1. パウダーの薄い層がビルド プラットフォームに広がります。
  2. 粉末粒子を結合するために、インクジェットノズルが通過し、選択領域にバインダー剤を堆積させます。ドロップのサイズはほぼ 80 ミクロンです。フルカラー バインダー ジェッティングでは、カラー インクもこのステップで堆積する必要があります。
  3. レイヤーが固化すると、ビルドプラットフォームはレイヤーの高さで下に移動します。その後、新しい粉末層が表面に広がります。パーツ全体が完成するまで、この手順を繰り返します。
  4. 完成したら、印刷された部品を硬化させ、粉末で強度を上げます。その後、パーツはパウダービンから取り出され、加圧空気で洗浄されます。

素材によっては後処理が必要です。金属バインダー ジェッティング部品は、焼結、熱処理、または低融点金属の浸透が必要です。フルカラーの試作品には、色の見え方を改善するためにアクリルが浸透しています。印刷後、これらの部品は未加工の状態で、機械的特性が低く、気孔率が高くなります。

バインダージェッティング特性

印刷機パラメータ

Binder Jetting では、ほとんどの印刷パラメータは機械メーカーによって設定されます。金属部品の一般的な層の高さは 50 ミクロン、フルカラー モデルでは 100 ミクロンです。 Binder Jetting は室温で操作されるため、反りやカールなどの寸法歪みの熱影響はありません。 Binder Jetting は最大サイズを生成できます 他の技術と比較して、一度に複数の部品を生産することもできます。後処理の制限により、最大サイズは 50 mm 未満にすることをお勧めします。

さらに、バインダージェッティングは、 サポート構造、周囲の粉末が必要なサポートを提供します。これはに似ています SLS.これにより、幾何学的な制限がほとんどない金属構造の自由度が促進されます。寸法精度は、後工程で達成できます。

Binder Jetting プロセスでは、パーツはビルド プラットフォームに取り付けられません。そのため、ビルドエリア全体を利用できるため、少量および中量の生産に適しています。その機能を最大限に活用するには、ビルド ボリューム全体を効果的に埋める方法を検討する必要があります。

フルカラーバインダージェッティング

バインダー ジェッティングは、低コストであるため、フル カラーの 3D パーツに広く適用されています。フルカラー パーツは常に PMMA パウダーで印刷されます。最初にメイン プリント ヒートが結合剤を噴射し、セカンダリ プリント ヘッドがカラー インクを噴射します。異なるインクの色を組み合わせて、異なる色の配列にすることができます。

印刷プロセスの後、色の鮮やかさを高め、部品の強度を向上させるために、部品の表面を接着剤または溶浸剤でコーティングする必要があります。次に、二次エポキシ層を追加して、強度と色の外観をさらに改善する必要があります。フルカラー バインダー ジェッティング パーツは非常にもろいため、これらのパーツは機能用途には適していません。

メタルバインダージェッティング

メタル バインダー ジェッティングは、最も経済的な金属 3D プリント プロセスです。さらに、サポート構造なしで大型部品を製造できるため、複雑な形状の製造が可能になります。金属バインダー ジェッティングは、少量および中量の金属生産にとって最も魅力的な技術です。 Binder Jetting 部品の機械的特性のため、これらの部品はハイエンド用途には適していません。ただし、その材料特性は金属射出成形部品と同等です。

溶浸と焼結

金属バインダー ジェッティングと同様に、印刷されたパーツは金属粒子とポリマー材料で構成されます。これらの部品は、印刷後に良好な機械的特性を得るために後処理する必要があります。これらの後処理プロセスには、溶浸と焼結が含まれます。

浸潤: 印刷された部品を炉に入れ、バインダー材料を焼き尽くします。次に、気孔率が低く強度の高い部品を得るために、ブロンズを使用して毛細管現象によって空隙に浸透させます。

焼結: 印刷された部品を高温の炉に入れ、バインダー材料を焼き尽くし、金属粒子を焼結して結合させ、気孔率が非常に低い部品を作成します。

金属バインダーのジェッティング特性

精度と公差 予測が難しく、通常はモデルとジオメトリに依存します。部品の寸法はソフトウェアによって収縮を補正されますが、不均一な収縮が問題になります。後処理によっても不正確さが生じます。部品が高温に加熱され、柔らかい状態になると、変形が発生します。さらに、プレートと部品表面の間のフィクションが大幅に収縮すると、反りが発生します。

焼結または溶浸された Binder Jetting 部品には内部に多孔性があり、最終的な機械的特性に影響します。ボイドはラックを形成するため、疲労強度、破壊強度、伸びに大きな影響を与えます。重要な機械的性能を伴う用途には、 DMLS.ただし、Binder Jetting パーツの表面粗さは DMLS よりも優れており、後処理後の表面粗さは 6 ミクロンであり、ビーズブラストで 3 ミクロンまで低減します。

バインダー噴射材料

バインダー ジェッティング パウダーは材料の範囲が限られているため、未結合のパウダーはすべてリサイクルされます。

材料アドバンテージ不利益
ステンレス鋼(溶浸)良好な機械的特性機械加工可能10% 内部気孔率
ステンレス鋼(焼結)優れた機械的特性高耐食性3% 内部気孔率
インコネル合金(焼結)優れた機械的特性優れた耐熱性優れた耐薬品性
タングステンカーバイド(焼結)高硬度

バインダージェッティングの利点 & 制限事項

バインダージェッティングの利点:

  1. Binder Jetting は DMLS よりも低コストです。
  2. バインダー ジェッティングでは、複雑な形状の大型部品を製造できます。
  3. 少量または中量の生産に最適です。

バインダー ジェッティングの制限:

  1. Binder Jetting 部品は、DMLS 部品よりも機械的特性が低くなります。
  2. グリーン状態のパーツは非常にもろいため、バインダー ジェッティングでは非常に細かいディテールを作成できません。
  3. Binder Jetting は材料の選択が限られています。