BJ设计指南

杰克·莱 CNC加工专家

专长于 CNC铣削, CNC车削, 3D打印, 聚氨酯铸造, 和 钣金加工 服务。


介绍

粘结剂喷射成形(BJ) 具有多种生产功能性金属零件的能力, 全彩原型、俑及大型砂型铸造。我们将介绍粘合剂喷射的机制、特点和主要优势。

粘合剂喷射工艺

粘合剂喷射通过粉末制品逐层创建具有粘合剂的零件。重涂机将在平台床上铺一层薄薄的粉末层,然后打印头将粘合剂选择性地沉积在粉末上,将它们粘合在一起形成一层。在全彩原型中,在此步骤中将着色剂喷射到粉末上。构建平台将向下移动一层厚并重复此过程,直到最后一部分完成。

粘合剂喷射根据应用应用不同的材料,从金属到石膏或 PMMA。为了满足全彩原型和高温功能要求。

粘合剂喷射设计

粘合剂喷射提供了极大的设计自由度,所有制造过程均在低温下进行。因此不存在与热效应有关的误差。此外,还有 没有支撑结构,零件被周围的粉末颗粒完全封装和支撑。

打印过程后,零件在绿色状态下是脆弱的,烧结或渗透等后处理将产生最终零件。这将添加 设计限制,作为处理过程中绿色状态的细特征。

打印功能

特征推荐最小值
室壁厚度我们建议最小壁厚为 2.0 毫米。这将减少拆卸和处理过程中的损坏。
无支撑墙无支撑的墙壁在搬运过程中具有更高的损坏风险,此壁厚应大于 3.0 毫米。
浮雕和雕刻细节浮雕和雕刻细节必须至少低于或高于表面 0.5 毫米,以满足可见要求。
不受支持的边缘无支撑边应小于 2.0 毫米,以避免在绿色状态下断裂。
鱼片所有圆角的半径应至少为 1.0 mm,此设计应用于任何可能的边缘。以免在绿色状态下损坏。
孔的大小最小直径应大于 1.5 毫米。
逃生孔对于空心型材,排气孔直径必须至少为 5.0 mm,排气孔数量应至少为 2 个。
特征尺寸虽然这个过程可以产生非常精细的细节,但绿色状态的脆性部分是一个大问题。我们建议最小特征尺寸为 2.0 毫米。

绿州

在粘合剂喷射中,绿色状态的零件是脆弱的。因为它们由沙子或粉末颗粒组成。一旦零件太脆弱,就很难进行后处理,设计人员应遵循指导原则,以确保零件在处理和后处理方面具有足够的强度。

如果特征或细节太脆弱,我们应该增加额外的支撑结构来提高零件的刚度,而不是在渗透或烧结后去除它们。但是,这会增加成本和时间。

渗透和烧结

粘合剂喷射应用渗透或烧结等二次工艺来生产功能性金属部件。全彩砂岩部件也可以通过渗透来增强机械性能。

浸润: Binder Jetting 后,将生坯放入炉中,粘合剂会被烧掉,在此过程中,零件约为 60% 多孔。然后通过毛细作用将青铜渗入空隙中,最终获得低孔隙率和良好的强度。

烧结: Binder Jetting 后,将生坯放入高温炉中,将粘合剂烧掉,将金属颗粒烧结在一起,最终得到低孔隙率的 3%。

金属粘结剂喷射中的渗透和烧结会引起收缩和尺寸减小,烧结效果更加突出。收缩高度依赖于零件的几何形状,收缩不均匀是一个问题,这应该在设计阶段加以考虑。

渗透或烧结后的粘结剂喷射部件将达到90%和97%的密度,但仍有一些内部孔隙。这意味着它们的机械性能不如散装材料或 DMLS 等其他 3D 打印技术。

全彩印刷

Binder Jetting 可以通过在石膏或 PMMA 粉末上喷射墨水和粘合剂来打印全彩部件。打印后,零件应涂上强力胶,以提高零件强度,增强色彩活力。将添加第二层环氧树脂以进一步提高强度和颜色外观。有了这些额外的步骤,零件也很脆,不适合功能零件。

粘合剂喷射材料

我们总结了常用材料的特点。

材料描述特征
全彩砂岩逼真、高清、全彩的概念模型和原型全彩无功能款很脆
硅砂工业铸造模具和型芯非常高的耐热性非常适合砂型铸造应用
不锈钢(渗铜)低屈服强度,易于加工和抛光良好的机械性能可加工10%内孔
不锈钢(烧结)高抗拉强度和耐温性,高耐腐蚀性良好的机械性能高耐腐蚀性3%内孔
铬镍铁合金(烧结)具有优异机械性能的镍铬超级合金优异的机械性能良好的耐温性高耐化学性
碳化钨(烧结)用于高耐磨磨料、硬质合金刀具非常高的硬度

后期处理

由于粘合剂喷射的性质,后处理方法的数量有限。

Metal Binder Jetting经过渗透和烧结后的零件有3个正常的后道工序,即砂光、抛光和机加工,以提高零件的外观和尺寸精度。其他常见的金属饰面也可以应用于这些零件。

砂型铸造型芯和模具需要热后处理以提高强度。

全彩模型需要一般的浸渍或涂层来提高机械性能。

也可以涂清漆以提高耐磨性并获得光滑的表面。