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 dzieli się na kilka etapów:
- nakładanie spoiwa,
- utwardzanie,
- usuwanie nadmiaru proszku - depowdering,
- spiekanie

Nakładanie spoiwa

W pierwszym kroku na przestrzeni stołu roboczego nakładamy materiał, którym drukujemy (proszki metaliczne, piasek, czy ceramika), a dzięki 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 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, obniżamy stół roboczy i powtarzamy wszystkie etapy aż do uzyskania całego wydruku 3D. Czas wydruku jednej warstwy może wynosić nawet tylko 30 sekund, co jest niemożliwe do osiągnięcia w pokrewnych technologiach druku 3D.

Utwardzanie

Po wydrukowaniu przestrzeni skrzyni roboczej przechodzimy do kolejnego etapu, jakim jest utwardzanie. Proces ten polega na umieszczeniu całej skrzyni roboczej (razem z wydrukami) w piecu rozgrzanym do około 200°C, gdzie po 4-8 h ciecz ze spoiwa wyparowuje, a fotopolimer jest utwardzony.

Usuwanie nadmiaru proszku - depowdering

Po zakończeniu poprzedniego procesu powstaje tzw. część zielona (green part). Jest ona częściowo związana, a ciecz ze spoiwa została usunięta, co pozwala na wyczyszczenie wydruków z niezwiązanego proszku (98% odzysku) i jest niezbędne przed procesem spiekania. Proces przeprowadzony jest za pomocą sprężonego powietrza, odkurzaczy oraz manualnej pracy operatora. W tym samym czasie odbywa się kontrola jakości każdej, wydrukowanej części. Jako, iż niezwiązany proszek jest odzyskiwany i trafia ponownie do stacji przygotowania, może być użyty w kolejnym procesie druku. Dzięki temu, procesowi druku 3D przy użyciu technologii Binder Jetting praktycznie nie towarzyszy powstawanie odpadów produkcyjnych.

Spiekanie

W trakcie tego procesu używane są piece wysokotemperaturowe, w których umieszczane są wydruki metalowe lub ceramiczne. Przebieg procesu opisany jest za pomocą krzywej spiekania, która jest charakterystyczna dla każdego materiału. W pierwszej kolejności, w temperaturze około 500°C wypalane jest spoiwo, a następnie temperatura jest podnoszona do docelowej wartości spiekania proszku, z którego detale zostały wydrukowane. Cały proces trwa kilkanaście 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. Aby zapewnić części o najwyższej jakości, zminimalizować zniekształcenia i okiełznać skurcz podczas spiekania, korzystamy z możliwości programu Live Sinter, opracowanego przez Desktop Metal, który pozwala przeprowadzać symulację spiekania elementów i przewidzieć oraz przeciwdziałać zniekształceniom.

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 etapy, 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 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.