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. 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

ExOne w swoich drukarkach 3D korzysta z technologii Binder Jetting, która została opracowana na amerykańskim MIT w 1993 roku i służy do łączenia poszczególnych drukowanych warstw spoiwem, który przypomina klasyczne drukowanie na kartce papieru. 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 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 ale i również 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 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). Dalej 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 całej skrzyni roboczej (razem z wydrukami) do konwencjonalnego pieca rozgrzanego do około 150-180 stopni Celsjusza, gdzie po 2-3h ciecz ze spoiwa wyparowuje, a fotopolimer jest utwardzony. 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 odlenicze. 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 odlwniczych (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.