Binder-Jetting – BJ

Die 3D-Printing-Technik Binder-Jetting besteht aus der Ablagerung eines Haftmittels auf dünnen Schichten pulverförmigen Materials. Die pulverförmigen Materialien sind entweder keramisch (z. B. Glas oder Gips) oder aus Metall (z. B. Edelstahl).

Während des 3D-Printing-Vorgangs beim Binder-Jetting bewegt sich der 3D-Druckkopf über die Plattform, wobei Binder-Tröpfchen abgelegt werden. Jede Schicht wird auf ähnliche Weise gedruckt wie bei 2D-Druckern, die Tinte auf Papier drucken. Wenn eine Schicht fertig ist, bewegt sich das Pulverbett nach unten, und eine neue Pulverschicht wird auf dem Aufbaubereich verteilt. Der Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, bis alle Teile fertig sind. Nach dem Drucken befinden sich die Teile in einem grünen oder unfertigen Zustand und erfordern vor der Verwendung eine zusätzliche Nachbearbeitung. Häufig wird eine infiltrierende Substanz hinzugefügt, um die mechanischen Eigenschaften der Teile zu verbessern. Der Infiltrationsstoff ist in der Regel ein Cyanacrylatklebstoff (bei Keramik) oder Bronze (bei Metallen). Eine weitere Strategie besteht darin, das Werkstück in seinem grünen Zustand in einen Ofen zu geben, um ein Sintern der Fasern der Substanz zu erreichen. Interessanterweise bezog sich der Begriff 3D Printing ursprünglich auf einen Prozess, bei dem ein Bindematerial mit einem Tintenstrahldrucker Schicht für Schicht auf einem Pulverbett abgelegt wurde.

Der Binder-Jetting-3D-Printing-Prozess umfasst mehrere Techniken, die von verschiedenen Herstellern verfeinert wurden. Der bekannteste für die Allgemeinheit ist:

ColorJet Printing (CPJ) von 3D Systems. ColorJet Printing ist eine Marke des Unternehmens ZCorp, jetzt ein 3D Systems-Unternehmen. ColorJet Printing-3D-Drucke sind vollständig farbig. Die finalen Teile ähneln Sandstein und weisen eine etwas poröse Oberfläche auf. Das Sandsteinmaterial wird per Tintenstrahl gefärbt und beim 3D Printing zusammengeklebt. Am Ende des 3D-Printing-Vorgangs ist eine Infiltration erforderlich, um das Teil zu verfestigen und zu verkleben. Es sind Hunderttausende von Farben verfügbar, fast das gesamte CMYK-Spektrum. Die Enddrucke sind nicht für funktionelle Anwendungen vorgesehen, da sie porös bleiben und von Feuchtigkeit ferngehalten werden müssen, um Verfärbungen zu vermeiden.

Binder Jetting und Materialien

Das Binder-Jetting-Verfahren kann mit einer Vielzahl von Materialien wie Metallen, Sand und Keramik verwendet werden. Einige Materialien, wie Sand, erfordern keine zusätzliche Verarbeitung.

Binder-Jetting eignet sich hervorragend für Anwendungen, die eine gute Ästhetik und Form erfordern, wie z. B. Architekturmodelle, Verpackungen, Spielzeug und Figuren. Aufgrund der spröden Beschaffenheit der Teile ist es im Allgemeinen nicht für Funktionsanwendungen geeignet.

Im Vergleich zur Pulverbettfusion (PBF) hat die Binder-Jetting-Methode den Vorteil, dass während des Erstellungsprozesses keine Wärme verwendet wird, wodurch die Entstehung von Restspannungen in den Teilen verhindert wird.

Metallbasierte Binder-Jetting-Teile haben aufgrund des Infiltrationsprozesses relativ gute mechanische Eigenschaften. Sie können als Funktionskomponenten verwendet werden und haben dank des Infiltrationsprozesses relativ gute mechanische Eigenschaften. Sie sind außerdem kostengünstiger als SLM- oder DMLS-Metallteile, haben aber schlechtere mechanische Eigenschaften, da die Materialen nicht vollständig miteinander verschmelzen.

Es gibt verschiedene Arten von 3D-Printing-Bindematerialien, die jeweils für eine bestimmte Anwendung geeignet sind. Sie können in Kategorien wie Furanbindemittel (für Sandgussanwendungen), Phenolbindemittel (für Sandformen und Kerne), Silikatbindemittel (umweltfreundlich, für Sandformen und Kerne) und wässrige Bindemittel (für Metalle) eingeteilt werden.