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Binder Jetting es una tecnología de impresión 3D menos conocida pero versátil que tiene aplicaciones en una variedad de industrias. Binder Jetting es similar a la sinterización selectiva por láser en que requiere polvo en una plataforma de construcción para imprimir en 3D. Se utiliza en dos áreas principales: impresión 3D de metal y en la impresión de modelos y moldes de arena.
Si alguna vez ha visto el término impresión 3D ColorJet, también es Binder Jetting. 3D Systems vende impresoras bajo la marca Color Jet, por lo que si ve esto, sigue siendo Binder Jetting.
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Tiempo aproximado de lectura: 4 minutos.
Tabla de contenido
Antes de comenzar a imprimir con Binder Jetting
Para imprimir en 3D, necesita un modelo digitalizado de la pieza que desea crear. Estos se pueden descargar en línea desde sitios como Thingiverse, o puede diseñarlos usted mismo. Los tipos de archivos de impresora 3D compatibles con la mayoría de las impresoras 3D incluyen archivos .stl, .obj y .gcode. Luego, estos se pueden enviar a la impresora 3D para cortarlos e imprimirlos.
Proceso de inyección de aglutinante
Binder Jetting implica depositar un agente aglutinante sobre un lecho de polvo, capa por capa, para formar una pieza. Estas capas se forman, una tras otra, hasta que se crea la parte completa. Podría describirse como un híbrido con elementos de sinterización selectiva por láser y inyección de material , utilizando un material en polvo como con SLS y un agente aglutinante para crear la pieza.
Un cabezal de impresión pasa sobre la superficie del polvo, depositando gotas de aglutinante (que tienen alrededor de 50 micrones de diámetro) que unen las partículas de polvo para formar cada capa del eventual modelo 3D.
Una vez que se termina una capa, el lecho de polvo se baja una capa y se extiende una nueva capa de polvo sobre la capa previamente impresa para que pase el cabezal de impresión.
La precisión y el acabado del objeto aglomerante depende de una variedad de factores. En primer lugar, las alturas de las capas son importantes para determinar la suavidad del acabado. Además, el tamaño de la gota y el tamaño del polvo son importantes para la precisión y la precisión con que se capturará la geometría compleja.
Postimpresión de inyección de aglutinante
Una vez impresa, la pieza se deja curar y ganar fuerza. Después de esto, la pieza se retira del lecho de polvo. Cualquier polvo que no se haya unido se elimina con aire comprimido.
Con Binder Jetting, no se requieren soportes, a diferencia de FDM o SLA. Esto se debe a que las piezas están rodeadas de polvo. Esto también ayuda a reducir el tiempo de posprocesamiento y también ahorra dinero ya que se consumen menos materiales.
Contenedor de polvo
Al igual que SLS, Binder Jetting utiliza un contenedor de polvo. Sin embargo, las piezas se imprimen sin calor, por lo que no hay enfriamiento diferencial y, por lo tanto, no hay deformaciones. Esto significa que se pueden imprimir varias piezas fácilmente durante el proceso de impresión. Esto hace que Binder Jetting sea un buen candidato para la fabricación de piezas metálicas de volumen bajo a medio.
Precisión dimensional
Si la precisión de la impresión 3D de arenisca a todo color, generalmente se limita a 100 micrones, mientras que los núcleos / moldes se limitan a entre 240-380 micrones. Sin embargo, algunas impresoras pueden imprimir hasta 50 micrones si se requiere una superficie especialmente lisa, aunque esto hace que la impresión sea más cara y más lenta. Debido a la falta de calentamiento, las piezas tienen una precisión dimensional muy buena. Sin embargo, existen problemas potenciales de contracción durante los procesos de infiltración o sinterización. Estos son difíciles de predecir y pueden hacer que las piezas se encojan entre un 0,8% y un 2% del tamaño total de la pieza.
Aquí hay otro video que explica el proceso:
Materiales de inyección de aglutinante
Hay dos tipos principales de materiales utilizados con Binder Jetting, arenisca y metales. Sus aplicaciones varían mucho, lo que explicaremos en la siguiente parte.
Chorro de arena con aglutinante
Impresión en arena a todo color
Binder Jetting es una alternativa de bajo costo a los procesos de fabricación tradicionales a las piezas 3D hechas de arena. Un beneficio clave de usar Binder Jetting es la ventaja de la impresora 3D a todo color , una rareza en la impresión 3D. Esto se hace mezclando polvos a base de yeso con el aglutinante líquido.
El cabezal de impresión inyecta el agente aglutinante mientras que otro cabezal de impresión (secundario) inyecta color. Luego, la pieza se cura y se limpia para recuperar la pieza terminada. Luego, esta parte se sinteriza generalmente para hacerla más fuerte. Dado que la pieza ya está coloreada correctamente y cualquier exceso de polvo se puede eliminar fácilmente, otra ventaja del chorro de arena con aglutinante es que se necesita muy poco procesamiento posterior.
Impresión de moldes de arena
El chorro de arena también se usa a menudo para crear moldes, usando arena real o sílice artificial.
Se aplica el mismo método de impresión que con la impresión en arena a todo color. Estos moldes se crean y luego se funden, antes de romperlos para que se pueda quitar la parte metálica del interior. Esto permite formas geométricas complejas, además de ser de bajo costo.
Inyección de aglutinante con metal
Binder Jetting también se puede utilizar para producir piezas metálicas. El proceso implica la unión de polvo metálico utilizando el agente aglutinante de polímero. Al igual que con la arena, Binder Jetting permite la creación de piezas geométricamente complejas que los métodos de fabricación tradicionales simplemente no pueden hacer.
Los metales compatibles con Binder Jetting incluyen acero inoxidable, inconel, cobre, titanio y carburo de tungsteno. En un futuro próximo, la inyección de aglutinante también puede ser fácilmente compatible con los termoplásticos.
Para crear piezas metálicas resistentes y funcionales, se recomienda un proceso secundario. Dependiendo de la funcionalidad prevista de la pieza, se realiza la infiltración o la sinterización. Estos dos procesos se describen a continuación:
Infiltración
Una vez que la pieza ha curado, se retira y se coloca dentro de un horno caliente. El aglutinante se calienta hasta que se quema, reduciendo la pieza a aproximadamente un 60% de densidad y dejando huecos en la pieza.
Luego se usa bronce para rellenar estas partes no densas hasta que la parte tenga una densidad superior al 90% y sea mucho más fuerte: se infiltra en los huecos. Sin embargo, las piezas creadas mediante esta técnica siguen siendo menos resistentes que las piezas creadas mediante fusión en lecho de polvo, como la fusión por haz de electrones o la sinterización directa por láser de metales .
Sinterización
La sinterización se puede realizar en lugar de la infiltración en algunas situaciones. Una vez curada la pieza, se sinteriza en el horno hasta que alcanza una alta densidad de al menos el 97%.
Sin embargo, una razón por la que algunos pueden preferir la infiltración se debe a la contracción que se produce durante el proceso. Es casi imposible predecir qué dimensiones se verán más afectadas y la reducción no es igual en toda la pieza. Esto debe tenerse en cuenta al diseñar la pieza en una herramienta de software 3D, pero aún puede ser problemático.
Aplicaciones de inyección de aglutinante
Modelos de fundición en arena
Se pueden imprimir moldes y núcleos de arena intrincados utilizando impresoras 3D Binder Jetting. El proceso del molde no es muy diferente al de Fundición a la cera perdida y permite geometrías intrincadas debido al soporte que proporciona el molde.
Para obtener más detalles sobre este proceso, vea el video a continuación realizado por la destacada compañía de impresoras Binder Jetting 3D ExOne:
Modelos y prototipos a todo color
Al ser una de las pocas tecnologías capaces de imprimir a todo color, Binder Jetting es una excelente opción para prototipos en color. La capacidad de usar color e imprimir en tamaños grandes significa que Binder Jetting es perfecto para prototipos arquitectónicos como extensiones de casas, piscinas, hoteles; así como una serie de otras industrias.
Empresas de impresoras 3D de inyección de carpetas
Muchas menos empresas de impresoras 3D operan en el sector de inyección de aglutinante que en la impresión 3D de metal DMLS .
Estas empresas incluyen 3D Systems (bajo la marca Color Jet), ExOne, Digital Metal y Voxeljet. La impresión 3D de Nano Particle Jetting (NPJ) de XJet es similar, pero no se considera Binder Jetting.
- Para obtener más información, tenemos una descripción detallada de todos los fabricantes de impresoras 3D de metal aquí .
Ventajas y desventajas de la inyección de aglutinante
Ventajas de la inyección de aglutinante
- No requiere soportes : significa menos tiempo de posprocesamiento y se utilizan menos materiales en comparación con tecnologías como el modelado por deposición fundida y la estereolitografía .
- Más económico : el 100% del polvo no utilizado se puede reutilizar en futuras impresiones. En las impresoras 3D SLS, solo aproximadamente el 50% es reutilizable.
- Sin deformaciones ni encogimientos: no utiliza calor, por lo que no hay deformaciones debido al enfriamiento diferencial, como ocurre con las impresoras 3D FDM . Sin embargo, tenga en cuenta que se puede producir algo de contracción con la sinterización después de la impresión. La falta de deformación significa que las impresoras 3D Binder Jetting son excelentes opciones para la producción de piezas escalables.
- Opciones a todo color : muy pocas tecnologías tienen esta opción comúnmente disponible, solo Multi Jet Fusion y Material Jetting .
Desventajas / limitaciones de la inyección de aglutinante
- Baja resistencia de la pieza : incluso con sinterización o inflitración, las piezas creadas mediante Binder Jetting no son tan resistentes como las piezas creadas mediante fusión en lecho de polvo. A menudo tienen menos resistencia mecánica y se rompen / alargan con una fuerza menor.
- Menos precisa que la inyección de material : por lo tanto, la inyección de carpetas pierde en algunos casos la impresión a todo color.
