Binder Jetting
Tehnologia Binder Jetting (BJ), este o tehnologie de imprimare 3D care folosește un pat de pulbere, care este făcut să adere printr-un liant (liant) depus de un cap cu jet de cerneală. Procesul, repetat strat cu strat, este utilizat pentru a crea obiecte tridimensionale pornind de la un fișier CAD .
Este una dintre tehnologiile recunoscute de standardele ASTM și ISO : ISO / ASTM52900 - 15 [1] .
Istorie
Tehnologia a fost inventată la Massachusetts Institute of Technology la sfârșitul anilor 1980 și patentată în 1993 [2] , inventând mai întâi termenul „imprimare 3D” în raport cu această tehnologie specifică, care a devenit ulterior termenul generic. În 1995 ZCorporation (achiziționată ulterior de 3D Systems ) a obținut un brevet pentru utilizarea tehnologiei Binder Jetting pentru metale. Din 1996, Extrude Hone Corporation a obținut dreptul exclusiv de a utiliza brevetul MIT [3] . Din acel moment a început dezvoltarea și comercializarea primei imprimante 3D, ProMetal RTS-300, care a fost livrată către Motorola în 1999. la începutul anilor 2010 , când au început să expire primele brevete, permițând noilor companii să intre pe piață. Începând din 2018 HP intră pe piața Binder Jetting cu sistemul Metal Jet [4] . Printre experimentele din domeniul arhitecturii, este de remarcat proiectul D-Shape al inginerului italian Enrico Dini [5] .
Descrierea tehnologiei
Tehnologia folosește un pat de pulberi, similar cu cel folosit de tehnologiile SLS , SLM , MJF, care sunt distribuite pe o suprafață de imprimare prin intermediul unei spatule sau a unei role cu o grosime variabilă, care determină rezoluția de imprimare în direcția „Z . ". Prin intermediul unui cap cu jet de cerneală , similar cu cel utilizat în imprimantele obișnuite cu jet de cerneală, sunt eliberate picături mici de material liant, care determină rezoluția pe planul XY, care au funcția de a lega particulele de praf. La sfârșitul acestui proces, patul de imprimare este coborât, se eliberează un alt strat de praf pe care este imprimat un nou strat. Procesul se repetă până se depun toate straturile necesare realizării obiectului.
Postează procesele
În funcție de materialul utilizat, este adesea necesar un tratament ulterior fazei de imprimare, de obicei se efectuează un proces de sablare, unde un jet de aer și nisip este suflat pe piesă pentru a îndepărta praful nesolidificat aderent la produs. Ulterior, în cazul polimerilor sau al tipăririi cu gips, se efectuează un proces de infiltrare folosind rășini acrilice sau cianoacrilate , pentru a oferi o rezistență și o durabilitate mai mari părților imprimate și o culoare mai strălucitoare. În cazul tipăririi care utilizează metale, pe de altă parte, se efectuează un proces de sinterizare (în unele cazuri precedat de un proces de dezlipire , adică îndepărtarea liantului prin spălare chimică sau proces termic), unde piesa, denumită Piesa Verde formate din pulberi ținute împreună de liant, acestea sunt topite prin evaporarea liantului. În unele cazuri, este posibil să se efectueze un proces de infiltrare, în care un metal topit pătrunde prin capilaritate în interiorul porilor lăsați de liantul evaporat (de obicei bronz sau alamă ). Ulterior, este posibil să se efectueze procese de finisare a suprafeței, cum ar fi zincarea sau lustruirea.
Caracteristicile tehnologiei
Particularitatea acestei tehnologii este că poate utiliza o gamă largă de materiale, în funcție de aplicațiile necesare.
Rezoluţie
Rezoluția pe planul XY depinde de rezoluția capului de imprimare și de caracteristicile liantului, care poate măsura până la 10 pl.
Rezoluția pe planul Z depinde de caracteristicile pulberii, cum ar fi diametrul particulelor și materialul, pentru modelele color, grosimea unui strat este în medie de 100 µm, pentru părțile metalice există straturi care ating 35-50 µm, în timp ce pentru matrițe de nisip, se obțin grosimi cuprinse între 200 și 400 µm.
Volum de imprimare
Datorită faptului că, în majoritatea cazurilor, liantul depus funcționează la temperatura camerei, pot fi tipărite piese mari, care nu sunt afectate de efectele contracției termice, tipice tehnologiilor precum FDM , SLS, SLM. Mai mult, datorită acestei caracteristici, este posibil să scăriți foarte mult volumul de imprimare, care poate atinge dimensiuni de 2200 x 1200 x 600 mm.
Cu tehnologia Binder Jetting, piesele pot fi realizate fără a fi nevoie să se creeze structuri de susținere, deoarece pulberea nesolidificată acționează ca suport pentru straturile ulterioare. Această caracteristică permite piese extrem de complexe, cum ar fi conducte și colțuri.
Imprimare color
Prin aplicarea coloranților depuși în același timp cu liantul, este posibil să se obțină piese tipărite color.
Productivitate
Tehnologia are o productivitate ridicată, deoarece timpul necesar pentru imprimarea unui strat rămâne constant, deoarece numărul de piese tipărite pe strat variază, iar posibilitatea de suprapunere a pieselor vă permite să imprimați mai multe părți pe ciclu de imprimare. Poate fi utilizat pentru loturi de producție mici sau medii.
Porozitate
În timpul procesului de evaporare a liantului din interiorul obiectului, se formează porozități , care sunt parțial umplute printr-un posibil proces de infiltrare (atingând o porozitate de 90-95%) sau sinterizare (ajungând până la 97% din porozitate). Această caracteristică face ca piesele să fie mai puțin rezistente mecanic, nepermițând, de exemplu, aplicarea în produse speciale, de exemplu pentru sectorul aerospațial.
Rugozitatea suprafeței
Un avantaj al tehnologiei metalice Binder Jetting, în comparație cu alte tehnologii metalice, SLM / DMLS este rugozitatea suprafeței pieselor produse cu această tehnologie care permite crearea de piese cu o valoare de Ra 6 µm, care poate fi redusă la Ra 3 µm după câteva post procese. Pentru comparație, piesele realizate cu tehnologia SLM / DMLS au o rugozitate a suprafeței de Ra 12-16 µm. Această caracteristică este deosebit de utilă în imprimarea pieselor cu canale interne, unde un proces post pentru îmbunătățirea rugozității suprafeței ar fi foarte complex.
Materiale
Cu tehnologia Binder Jetting este posibilă imprimarea unei varietăți mari de materiale, începând de la polimeri, de exemplu pulbere PMMA, metale, de la oțel inoxidabil la titan , la Inconel , la carbură de tungsten .
Se poate utiliza și gips și alte materiale pentru aplicații arhitecturale. Diferite tipuri de nisip cu silice sunt folosite pentru a modela matrițele de turnare a metalelor.
Aplicații
Matrite de turnare
Datorită utilizării nisipului de silice este posibil să se realizeze matrițe pentru turnarea cu nisip metalic. Deși matrița este utilizată o singură dată, deoarece este distrusă în timpul îndepărtării piesei turnate, procesul este competitiv din punct de vedere economic.
Selfie 3D
O aplicație de imprimare color Binder Jetting este imprimarea 3D Selfie , reproducerea persoanelor supuse unui proces de scanare 3D.
Fă-o singur
Există seturi de modificări ale imprimantei 3D de acasă pentru a fi utilizate cu tehnologia Binder Jetting
Maquette pentru arhitectură
Cu capacitatea de a imprima piese cu textură colorată, una dintre aplicațiile tehnologiei Binder Jetting este realizarea plasticului pentru arhitectură.
Alimente și droguri
Folosind zahărul ca pudră de bază și apa ca liant, este posibil să imprimați bomboane cu tehnologia Binder Jetting.
Cu o tehnologie similară, este posibil să imprimați tablete care să permită creșterea productivității și reducerea costurilor de producție.
Companii
- ExOne
- Z-corp (din grupul 3D Systems)
- Metal digital
- Markforged
- VoxelJet
- HP
Notă
- ^ www.astm.org , https://www.astm.org/cgi-bin/resolver.cgi?ISOASTM52900-15 . Adus la 6 mai 2020 .
- ^ (EN) Tehnici de imprimare tridimensională , 8 decembrie 1989. Adus la 6 mai 2020.
- ^ Acord de licență de brevet exclusiv modificat și retratat , la www.sec.gov . Adus la 6 mai 2020 .
- ^ Hp dezvăluie o imprimantă 3D care folosește metal în loc de plastic , pe cablu , 11 septembrie 2018. Accesat pe 6 mai 2020 .
- ^ (EN) One-to-one cu Enrico Dini, italianul care a inventat jetting liant pentru construcții , 3D Printing Media Network, 9 iunie 2019. Adus 6 mai 2020.
linkuri externe
https://www.3dhubs.com/knowledge-base/introduction-binder-jetting-3d-printing/ pe hub-uri 3D .