Binder Jetting

Przemysłowy druk 3D z piasku, metalu i ceramiki w technologii Binder Jetting to nasza specjalizacja, którą realizujemy dzięki wieloletniej współpracy z firmą ExOne oraz Desktop Metal. W zakres dostarczanych rozwiązań wchodzą wielkogabarytowe drukarki 3D, usługi produkcji piaskowych rdzeni i form odlewniczych oraz części metalowych. Sprawdź szeroką gamę przemysłowych oraz produkcyjnych drukarek 3D, które są w stanie sprostać każdemu wyzwaniu. Od prac R&D i wdrożeń po produkcje seryjną druku 3D z piasku, metali czy ceramiki.
 

Druk 3D z piasku Druk 3D z metalu i ceramiki

Binder Jetting - opis technologii druku 3D z metalu i piasku

Drukarki ExOne oraz Desktop Metal korzystają z technologii Binder Jetting, która została opracowana na amerykańskim MIT w 1993 roku. Służy ona do łączenia poszczególnych drukowanych warstw spoiwem, który przypomina drukowanie jak w drukarce atramentowej. Nanoszone w taki sposób lepiszcze pozostaje w wydrukach w przypadku druku 3D z piasku lub jest wypalane w trakcie spiekania w procesie druku 3D z metalu lub ceramiki. 

 

Binder Jetting – druk 3D z metalu.

Druk 3D z metalu w technologii Binder Jetting podzielony jest na parę kilka etapów

:, które składają się na: nakładanie spoiwa, utwardzanie oraz spiekanie, które zostały opisane poniżej.

Nakładanie spoiwa

W pierwszym kroku na przestrzeni stołu roboczego nakładamy materiał, którym drukujemy (proszki metaliczne, piasek, czy ceramika), a dzięki bardzo precyzyjnemu podajnikowi ultradźwiękowemu jesteśmy w stanie drukować z zastosowaniem bardzo drobnych proszków o ziarnistości od 2 mikrometrów. Następnie sterowana numerycznie głowica formuje mikroskopijne krople bindera (10, 30 lub 80 pL), które spadają nanoszone są w zaprogramowanym miejscu, aby dokładnie otoczyć wcześniej rozprowadzony proszek druku 3D. W kolejnym kroku dochodzi do penetracji spoiwa, który łączy ze sobą dwie kolejne warstwy wokseli (trójwymiarowych pikseli, które finalnie tworzą wydrukowany element). Dalej W kolejnym kroku obniżamy stół roboczy i powtarzamy wszystkie kroki aż do uzyskania całego wydruku 3D. Czas wydruku jednej warstwy to tylko 30 sekund, co jest niemożliwe do osiągnięcia w pokrewnych technologiach druku 3D.


Technologia Binder Jetting
Utwardzanie
Po wydrukowaniu przestrzeni skrzyni roboczej przechodzimy do kolejnego etapu, jakim jest utwardzanie. Jest to włożenie Proces ten polega na umieszczeniu całej skrzyni roboczej (razem z wydrukami) w konwencjonalnym (na czy polega jego konwekcjonlaność?) pieca rozgrzanego do około 150-180 stopni Celsjusza, gdzie po 2-3h ciecz ze spoiwa wyparowuje, a fotopolimer jest utwardzony. (Nie chemy tego napisać jako kolejny etap procesu?) Tak uzyskana część zielona (green part) pozwala na wyczyszczenie wydruków z niezwiązanego proszku (100% odzysku) co jest niezbędne przed procesem spiekania.

Spiekanie
W trakcie tego procesu używane są piece wysokotemperaturowe, w których umieszczane są wydruki metalowe lub ceramiczne. W pierwszej kolejności w temepraturze około 500 C wypalane jest spoiwo, a następnie podnoszona jest temperatura do docelowej wartości spiekania proszku, którym drukowalismy detale. Cały proces trwa paręnaście godzin i jest niezależny do procesu druku. Innymi słowy w trakcie spiekania możemy drukować kolejne części. Dodatkowo czas spiekania dla jednego detalu czy np. 100 podobnej wielkości jest dokładnie taki sam, więc w przeciwieństwie do technologii opartych na spieku laserem większe partie produkcyjne nie powodują liniowego wzrostu czasu produkcji. Wydłużenie czasu wiąże się tylko z przygotowanie wydruków pod spiekanie.

Binder Jetting – druk 3D z piasku.

Tworzenie form i rdzeni odlewniczych za pomocą technologii Binder Jetting odbywa się dokładnie tak samo jak w przypadku wydruków metalowych czy z ceramiki. Czyli nakładamy materiał formujący, którym jest piasek kwarcowy lub syntetyczny, a następnie nanosimy spoiwo odlewnicze. Taka żywica opada na równomiernie rozłożonym piasku, łącząc jego drobinki, a w kolejnym kroku stół obniża się i powtarzamy poprzednie kroki, aż do uzyskania kompletnej bryły. Wydruki piaskowe, w przeciwieństwie do druku 3D z metalu nie wymagają spiekania. W przypadku żywicy furanowej rdzenie są gotowe do użycia zaraz po wydrukowaniu, a w przypadku pozostałych spoiw odlewniczych (fenol, CHP, nieorganiczne) dochodzi krótki proces termiczny w postaci konwencjonalnego pieca (temp ok 150-180C) lub pieca mikrofalowego.

 
Czym jest druk 3D?

Druk 3D jest procesem polegającym na wytwarzaniu trójwymiarowych obiektów poprzez nanoszenie (drukowanie) jego kolejnych warstw. W zależności od stosowanej technologii kolejne warstwy są ze sobą spiekane termicznie lub łączone z użyciem odpowiednich spoiw (lepiszczy). Po naniesieniu jednej warstwy materiału następuje podniesienie głowicy lub opuszczenie stołu roboczego i przejście do kolejnego kroku procesu. W kolejnym cyklu powstaje nowa warstwa, a cały proces powtarzany jest aż do uzyskania kompletnego obiektu. Historia drukowania przestrzennego sięga 1984 roku i została opracowana przez Charlesa Hulla. Koniec lat 90 zapoczątkował popularyzację druku 3D za pomocą urządzeń klasy przemysłowej oraz na początku lat dwutysięcznych z uwagi na pierwsze domowe drukarki 3D  z kolei początek lat dwutysięcznych przyniósł popularyzację domowych drukarek 3D.