Струйные машины для связующего:подробное руководство по типам, использованию, преимуществам и ограничениям

Любой, кто интересуется преимуществами и фантастическими результатами аддитивного производства, имеет длинный список методов на выбор. Стоит отметить струйную обработку связующего, которая смешивает различные жидкости и порошки для изготовления печатной продукции для художественного, аэрокосмического, медицинского и промышленного секторов (и не только). 

Для тех, кто не совсем знаком с струйной обработкой связующего, мы более подробно расскажем, что влечет за собой этот процесс, его недостатки и преимущества, а также для каких применений он обычно лучше всего подходит.

Что такое Binder Jetting (BJ)?

Binder Jetting (или BJ) — одна из многих существующих технологий 3D-печати, но, более конкретно, она основана на использовании промышленной печатающей головки для объединения и скрепления жидкого агента и порошка. Таким образом, он может печатать детали из песка, металла, композитных и керамических материалов и прекрасно способен создавать высококачественные сборки. Двумя примерами существующих систем, машин и программного обеспечения являются ProJet MJP 5600 от 3D Systems и J5 MediJet от Stratasys.

Как работает Binder Jetting (BJ)?

Давайте немного подробнее рассмотрим, как работает струйная очистка связующего. Этапы печати детали с помощью струйной печати:

1. Сначала вы создадите файл САПР своего дизайна. Затем он будет нарезан и отправлен инструкции на струйный принтер в правильной последовательности. 
2. Затем валик нанесет на рабочую платформу ровный тонкий слой порошка.
3. Затем печатающая головка перемещается, нанося жидкий связующий клей на определенные участки порошка на основе нарезанного файла объекта. 
4. Затем рабочая платформа опускается на толщину одного слоя. 
5. Валик распределяет еще один слой порошка, и повторяются те же действия, при этом связующее вещество наносится на определенные части порошка. Это происходит слой за слоем, пока вы не получите готовый продукт.
6. После завершения работы неиспользованный порошок останется и будет очищен от рабочей платформы.

Каковы преимущества 3D-печати Binder Jetting?

Вот некоторые преимущества струйной печати с переплетом по сравнению с другими методами:

• Возможность создавать сборки с точными размерами.
• Работает при комнатной температуре (что помогает уменьшить деформацию и остаточные напряжения.
• С помощью BJ вы можете создавать как большие, так и маленькие сборки.
• Это намного быстрее по сравнению с другими методами 3D-печати.
• Это более доступно и энергоэффективно, чем лазерные модели.
• Такие материалы, как керамические и металлические порошки, обычно дешевле.
• Несвязанный порошок служит естественной опорой и обеспечивает большую гибкость и меньше отходов.
• Любой неиспользованный порошок можно использовать повторно для будущих заданий печати.

Каковы недостатки 3D-печати Binder Jetting?

Хотя у него есть приличный список преимуществ, есть и некоторые недостатки, о которых следует знать: 

• Металлические конструкции, изготовленные с помощью струйной обработки связующим, могут иметь более высокую пористость и более низкие механические свойства.
• Это не всегда возможно для структурных деталей.
• В «зеленом» состоянии детали могут быть хрупкими.
• Практически всегда требуется постобработка, что удлиняет сроки.
• Струйная печать обычно требует более низкого разрешения, чем другие методы 3D-печати.

Что такое процесс струйной обработки связующего вещества (BJ)?

Этапы печати детали с помощью струйной печати следующие:

1. Создайте и разрежьте файл САПР детали. Затем этот файл используется для отправки инструкций на принтер в правильной последовательности для печатаемой детали. 
2. Строительная платформа покрыта тонким слоем порошкообразного материала, который равномерно распределяется с помощью валика. 
3. Печатающая головка выборочно наносит связующий клей на порошок там, где это необходимо, в зависимости от нарезанного файла объекта. 
4. Затем рабочая платформа опускается на толщину одного слоя. 
5. Поверх предыдущего слоя наносится еще один слой пудры. Частицы порошка затем связываются жидким связующим, образуя объект. Этот процесс повторяется слой за слоем, пока не будет создан весь объект.
6. Несвязанный порошок остается на месте вокруг объекта. Это удаляется на этапе постобработки.

Какие виды струйной печати связующего вещества (BJ)

Тип струйной машины для связующего, которую вы будете использовать, зависит от того, какое связующее вещество и порошок используются. Некоторые распространенные типы связующих, используемые при струйной печати, включают:

Полимерные связующие

Полимерные связующие обычно сочетаются с керамическими порошками и могут быть удалены термической обработкой. Они имеют более низкую вязкость и довольно легко наносятся при BJ-печати. 

Связующие на водной основе

Вы обнаружите, что эти связующие работают в тандеме с песком или другими минеральными порошками. Они более экологичны и их можно легко удалить путем сушки или спекания.

Связующие на основе растворителей

Связующие на основе растворителей лучше всего работают с металлическими и керамическими порошками, и их можно удалить с помощью процесса, удачно названного удалением связующих растворителем. Они имеют высокое содержание твердых веществ, и их легко наносить на кровать.

Фурановое связующее

Фурановые связующие создаются на основе фурфурилового спирта и часто используются с песчаными порошками для изготовления форм и стержней для литья, особенно более сложных конструкций. Они обладают хорошей механической прочностью и термической стабильностью и могут отверждаться нагреванием или кислотными катализаторами. Вы можете довольно легко снять формы с отливки. 

Силикатное связующее

Эти связующие, изготовленные из силиката натрия или силиката калия, являются еще одним вариантом, когда дело доходит до литья, и хорошо работают с песчаными порошками (и отлично подходят для черных металлов после изготовления формы). Они обладают хорошими огнеупорными свойствами и не боятся высоких температур. Их отверждают путем сушки или добавления кислотного катализатора. 

Фенольное связующее

Еще одним вариантом для литьевых целей являются фенольные связующие (изготавливаемые из фенолформальдегидных смол). Они обладают хорошей механической прочностью и стабильностью размеров и могут отверждаться при нагревании. Они отлично подойдут, если вам нужны высокопрочные и высокотемпературные изделия.

УФ-связующее

Для работы со связующими этого типа вам понадобится ультрафиолетовый свет, и они не работают со многими материалами (лучше всего подходят фотополимерные смолы), но с их помощью можно создавать сложные детали с высоким разрешением.

Какие материалы можно использовать для струйной обработки связующего (BJ)?

Существует множество материалов, которые можно использовать для струйной печати связующего. Вот краткое описание основных типов:

• Металлы: Нержавеющая сталь, титан, алюминий и медь создают детали высокой прочности и долговечности. 
• Керамика: Плитка, сантехника и изоляторы из таких материалов, как оксид алюминия, цирконий и карбид кремния.
• Песок: Смешивается со связующим веществом (например, фурановым, силикатным или фенольным) для изготовления форм и стержней для литейного литья. 
• Пластик: Порошки, такие как полиамид, полипропилен и поликарбонат, для производства потребительских товаров или деталей для автомобильной и медицинской промышленности.
• Композиты: Углеволокно и стекловолокно, смешанные с полимерным связующим.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по материалам для 3D-печати.

Каковы примеры 3D-печати Binder Jetting?

Ниже приведены некоторые примеры систем струйной 3D-печати:

1. ProJet MJP 5600 от 3D Systems.
2. J5 MediJet от Stratasys.

Каковы области применения струйной обработки связующего?

Существует очень много применений этого вида 3D-печати, и этот сокращенный список охватывает лишь небольшую часть из них:

• Прототипы
• Компоненты для аэрокосмической отрасли 
• Схемы кастинга 
• Ювелирные изделия
• Полноцветные декоративные объекты.
• Стержни и формы
• Инструменты

Часто задаваемые вопросы по Binder Jetting

Сколько стоит струйная обработка связующего?

Обычно струйные машины для связующего стоят более 100 000 долларов. Для владельцев бизнеса и производителей это зачастую довольно экономично, поскольку эти принтеры не потребляют столько энергии и используют более дешевые материалы.

Является ли Binder Jetting быстрым процессом 3D-печати?

Да, на самом деле, струйная технология печати часто считается самой быстрой технологией 3D-печати. Он может производить большие объемы за более короткий период времени без потери точности.

Требуется ли поддержка для 3D-печати Binder Jetting?

Нет, струйная технология связующего обычно не требует каких-либо дополнительных опорных конструкций, поскольку порошок, который накатывается на печатную платформу, уже обеспечивает это. Это означает, что на одном порошковом слое можно печатать одновременно несколько деталей, что идеально подходит для мелко- и среднесерийного серийного производства.

Работает ли струйная обработка связующим только с металлами?

Нет, струйная обработка связующим работает не только с металлами, но и с гораздо большим количеством материалов. Вы также можете печатать песком, керамикой и некоторыми полимерами.

Кэт де Наум

Кэт де Наум — писатель, автор, редактор и специалист по контенту из Великобритании с более чем 20-летним писательским опытом. Кэт имеет опыт написания статей для различных производственных и технических организаций и любит мир техники. Помимо писательской деятельности, Кэт почти 10 лет работала помощником юриста, семь из которых занималась финансированием судов. Она писала для многих изданий, как печатных, так и онлайн. Кэт имеет степень бакалавра английской литературы и философии, а также степень магистра писательского мастерства в Кингстонском университете.

Прочтите другие статьи Кэт де Наум



Объяснение углеродного волокна:свойства, использование и приложения для 3D-печати Лазерная резка и 3D-печать:основные различия и как выбрать