Binder Jetting 3D-Druck erklärt

Das Schöne an der additiven Fertigung ist, dass jedes Verfahren auf spezifische Projektanforderungen zugeschnitten ist. Eine dieser Methoden ist das Binder Jetting, eine Technologie, die sich durch die Fähigkeit auszeichnet, Teile durch das Binden von Pulverkörnern Schicht für Schicht herzustellen. Lassen Sie uns die weite Welt des Binder Jetting erkunden, einschließlich der Funktionsweise der Technologie, wichtiger Anwendungen und der Bandbreite der Materialien.

Wie Binder Jetting funktioniert

Beim Binder Jetting wird ein flüssiges Bindemittel verwendet, um Bereiche eines Pulverbettes selektiv zu verbinden.

Der Prozess beginnt mit einer dünnen Pulverschicht, die automatisch auf der Bauplattform verteilt wird. Ein Tintenstrahldruckkopf sprüht winzige Tröpfchen einer Binderlösung auf das Pulver, wo das feste Teil sein soll. Nur die Bereiche, die den Querschnitt des Teils für die jeweilige Schicht darstellen, erhalten das Bindemittel.

Wenn eine Schicht fertig ist, senkt sich die Bauplattform um einen Bruchteil eines Millimeters. Eine neue Pulverschicht wird aufgetragen, und der Auftrag des Bindemittels wird fortgesetzt. Dies wiederholt sich, bis das Objekt vollständig geformt ist.

Beliebte Binder Jetting Anwendungen 

Von der Luft- und Raumfahrt bis hin zur Kunst - Binder Jetting ist in vielen Branchen zu Hause:

Automobil: Das Binder-Jetting wird zunehmend in der Automobilindustrie eingesetzt, da es die schnelle Herstellung von Prototypen und Produktionsteilen ermöglicht. Teile wie Wärmetauscher, die von komplizierten Geometrien für eine optimale Leistung profitieren, sind ein gutes Beispiel.

Luft- und Raumfahrt: Die Fähigkeit des Binderstrahlens, durch die schnelle Herstellung von Gitterstrukturen oder topologieoptimierten Teilen leichte Strukturen zu erzeugen, ist ein Segen für die Luft- und Raumfahrt, wo das Gewicht immer eine Rolle spielt.

Kunst und Bildhauerei: Künstler haben das Bindemittelstrahlverfahren zur Herstellung komplizierter Skulpturen und Repliken verwendet.

Vorteile und Herausforderungen

Vorteile:

Geschwindigkeit: Da ganze Schichten gleichzeitig gedruckt werden, kann Binder Jetting wesentlich schneller sein als Verfahren, die Punkt für Punkt oder Zeile für Zeile aufbauen.

Materialabfälle: Nahezu das gesamte nicht verbrauchte Pulver beim Bindemittelstrahlen kann recycelt werden, was das Verfahren effizient und umweltfreundlich macht.

Herausforderungen:

Nachbearbeiten: Metallteile erfordern in der Regel einen Sinterschritt nach dem Druck, um die volle Dichte und Festigkeit zu erreichen.

Einschränkungen bei der Auflösung: Binder Jetting bietet eine gute Auflösung, kann aber aufgrund der Tröpfchenverteilung und der Korngröße des Pulvers nicht mit anderen AM-Methoden für ultrafeine Merkmale mithalten.

Beliebte Binder Jetting Materialien

Die Anpassungsfähigkeit von Binder Jetting ergibt sich aus der breiten Palette von Materialien:

Metall-Pulver: Von rostfreiem Stahl über Kobalt-Chrom bis hin zu Inconel - das Binder-Jetting mit Metall endet häufig mit einem Sinterprozess. Dieser Nachbearbeitungsprozess erhöht die Festigkeit des Teils durch das Verschmelzen der Pulverpartikel.

Sand: Hauptsächlich verwendet für die Herstellung von Formen für GießenMit dem Sandbindemittel-Jetting entfällt die Notwendigkeit eines Modells für die Herstellung einer Form, was die Durchlaufzeiten und Kosten erheblich reduziert.

Vollfarbige Drucke: Einige Binder-Jetting-Maschinen können vollfarbig drucken, indem sie farbige Bindemittel auf ein weißes Pulversubstrat auftragen. Dies eignet sich hervorragend für Architekturmodelle oder andere Anwendungen, die eine farbige Darstellung erfordern.

Keramik und Spezialwerkstoffe: Hochleistungskeramiken wie Zirkoniumdioxid oder Aluminiumoxid können mit dem Binderstrahlverfahren bearbeitet werden, was zu Teilen mit hervorragender Verschleißfestigkeit, thermischen Eigenschaften und chemischer Beständigkeit führt.

Binder Jetting vs. LPBF

Laser-Pulver-Bett-Fusion (LPBF) und Binder Jetting sind beide in der additiven Fertigung von Metallen beliebt, erfüllen aber unterschiedliche Anforderungen:

Hitzebedingte Spannungen: LPBF beinhaltet Schmelzen und kann aufgrund ungleichmäßiger Abkühlung zu inneren Spannungen in den Teilen führen. Beim Binder-Jetting gibt es dieses Problem nicht, obwohl das nachträgliche Sintern von Metallteilen gewisse Spannungen verursachen kann.

Auswahl der Materialien: Beide Technologien bieten zwar eine Reihe von Metallen an, aber das Binder-Jetting bietet in der Regel eine breitere Materialauswahl, da es nicht auf die Laserabsorptionseigenschaften des Materials angewiesen ist.

Teil-Dichte: LPBF hat einen Vorteil bei der Herstellung von Teilen mit höherer Dichte.

Aufbruch mit Binder Jetting

Wenn Binder Jetting Ihre Anforderungen erfüllt, erwartet Sie ein Universum an Möglichkeiten. Ob für das Rapid Prototyping, komplizierte Designs oder die Großserienproduktion, Binder Jetting kann ein transformatives Werkzeug in Ihrem Fertigungsarsenal sein.