粘合剂喷射介绍

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。


什么是粘合剂喷射

粘合剂喷射是一种专业的增材制造工艺,在此过程中,粘合剂材料选择性地沉积在粉末床上,以便将这些粉末区域粘合在一起并一次形成固体层。粘合剂喷射中常用的粉末材料是金属和陶瓷。粘合剂喷射应用于各种应用,包括 全彩原型,低成本的金属零件。我们应该了解这个过程的基本机制以及关键的好处和限制,以便充分发挥其能力。

粘合剂喷射的工作原理

粘合剂喷射制造工艺:

  1. 一层薄薄的粉末将散布在构建平台上。
  2. 喷墨喷嘴将经过并在选定区域上沉积粘合剂,以便将粉末颗粒粘合在一起。液滴的大小几乎是 80 微米。在全彩粘合剂喷射中,彩色墨水也应在此步骤中沉积。
  3. 一层固化后,构建平台将向下移动一个层高。然后会在表面上铺一层新的粉末层。重复此步骤,直到完成整个部分。
  4. 完成后,打印部件将在粉末中固化并获得强度。之后,零件将从粉末箱中取出并通过加压空气进行清洁。

不同的材料需要后处理。金属粘合剂喷射部件需要烧结、热处理或浸入低熔点金属。全彩原型用丙烯酸渗透以改善颜色外观。打印后,这些零件处于未加工状态,机械性能差,孔隙率高。

粘合剂喷射特性

印刷机参数

在 Binder Jetting 中,大多数印刷参数是由机器制造商设置的。金属部件的典型层高为 50 微米,全彩型号为 100 微米。由于粘合剂喷射是在室温下进行的,因此不会出现翘曲或卷曲等尺寸变形的热效应。 Binder Jetting可以生产最大尺寸 与其他技术相比,它还可以一次生产多个零件。由于后处理限制,我们建议最大尺寸小于 50 毫米。

此外,粘合剂喷射能够在没有 支撑结构,周围的粉末将提供必要的支撑,类似于 选择性激光烧结(SLS).这可以鼓励金属结构创建的自由度,几乎没有几何限制。尺寸精度可以在后处理步骤中达到。

在 Binder Jetting 过程中,零件不会附着在构建平台上。因此可以利用整个构建区域,更适合中小批量生产。我们应该考虑填充整个构建体积的效果方式,以充分利用其功能。

全彩粘合剂喷射

由于成本低,粘合剂喷射广泛应用于全彩 3D 零件。全彩部分始终采用 PMMA 粉末打印,主打印热首先喷射粘合剂,而辅助打印头喷射彩色墨水。不同的墨水颜色可以组合成不同的颜色阵列。

印刷完成后,还应在零件表面涂上胶水或浸润剂,以增强色彩鲜艳度,提高零件强度。然后应添加二次环氧层以进一步提高强度和颜色外观。全彩粘合剂喷射部件非常脆,我们建议这些部件不适合功能性应用。

金属粘合剂喷射

金属粘合剂喷射是最经济的金属 3D 打印工艺。此外,它可以在没有支撑结构的情况下生产大尺寸零件,从而可以生产复杂的几何形状。金属粘合剂喷射是中小批量金属生产最具吸引力的技术。由于粘合剂喷射零件的机械性能,这些零件不适合高端应用。但是,它们的材料性能与金属注塑件相当。

渗透和烧结

与金属粘合剂喷射一样,印刷部件由金属颗粒和聚合物材料组成。这些零件在印刷后应进行后处理以获得良好的机械性能,这些后处理过程包括渗透和烧结。

浸润: 将打印件放入炉中,烧掉粘合剂材料。然后用青铜通过毛细作用渗入空隙,以获得低孔隙率和良好强度的零件。

烧结:将打印好的零件放入高温炉中,烧掉粘结剂材料,烧结金属颗粒使其粘合在一起,以获得极低孔隙率的零件。

金属粘合剂喷射特性

精度和公差 很难预测,这通常取决于模型和几何形状。零件尺寸通过软件补偿收缩,但不均匀收缩是一个问题。后期处理也会导致不准确。一旦零件被加热到高温并处于柔软状态,就会发生变形。此外,一旦板材与零件表面之间的摩擦力在收缩率大大增加时,就会发生翘曲。

烧结或渗透的 Binder Jetting 零件具有内部多孔性,这将影响其最终的机械性能。由于空隙会产生齿条,对疲劳强度、断裂强度和伸长率有很大影响。对于具有关键机械性能的应用,我们建议 直接金属激光烧结(DMLS).但是,Binder Jetting 零件的表面粗糙度比 DMLS 好,后处理后表面粗糙度为 6 微米,我们通过喷砂将其降低到 3 微米。

粘合剂喷射材料

粘合剂喷射粉末的材料范围有限,所有未粘合的粉末都被回收利用。

材料优势坏处
不锈钢(渗入)良好的机械性能可加工10%内部孔隙率
不锈钢(烧结)优异的机械性能高耐腐蚀性3%内部孔隙率
铬镍铁合金(烧结)优异的机械性能优异的耐温性高耐化学性
碳化钨(烧结)高硬度

粘合剂喷射的好处 & 限制

粘合剂喷射的好处:

  1. 粘合剂喷射的成本低于 DMLS。
  2. Binder Jetting 可以生产具有复杂几何形状的大型零件。
  3. 它非常适合中小批量生产。

粘合剂喷射限制:

  1. 粘合剂喷射部件的机械性能低于 DMLS 部件。
  2. Binder Jetting 无法创建非常精细的细节,因为处于绿色状态的零件非常易碎。
  3. 粘合剂喷射的材料选择有限。