Обзор распыления вяжущего

Что такое струйная обработка связующего? В 1993 году Массачусетский технологический институт разработал эту форму 3D-печати со струйной печатью в порошковом слое для печати сложных деталей из различных материалов. Сегодня струйная обработка связующего используется в нескольких отраслях, и вы можете создавать все, от металлических деталей до больших стержней для литья в песчаные формы и полноцветных прототипов. Струйное распыление связующего является быстрым и экономичным, но многие группы разработчиков не знакомы с этим производственным процессом. Вот что вам нужно знать.

Что такое распыление связующего?

В то время как многие другие методы 3D-печати используют одну форсунку или лазер для создания деталей слой за слоем, струйная обработка связующего распыляет жидкое связующее вещество на слой порошка. Фактически, процесс 3D-печати со струйной обработкой связующим похож на то, как 2D-принтер добавляет чернила в бумагу. Он в основном используется для печати на металле, песке и керамике и известен своей скоростью, доступностью и возможностью печати крупных деталей.

Чтобы начать процесс струйной обработки связующего, вам необходимо создать цифровую модель вашей детали, нарезать ее и отправить своему партнеру-производителю. Затем они введут его в струйный принтер связующего. Затем лезвие или валик для повторного покрытия нанесет тонкий слой порошка на рабочую платформу, а каретка со струйными соплами пройдет по порошковому слою, нанося капли связующего вещества. Если вы создаете полноцветную деталь, на этом этапе машина также нанесет цветные чернила.

Затем платформа сборки опустится в соответствии с толщиной слоя вашей модели. Большинство полноцветных моделей имеют высоту слоя 100 микрон, большинство металлических деталей имеют высоту слоя 50 микрон, а большинство материалов для литья в песчаные формы имеют высоту слоя от 200 до 400 микрон. Затем лезвие или валик повторно покроют поверхность, и процесс будет повторяться до тех пор, пока ваша деталь не будет готова. Затем ваш инженер может вылечить вашу деталь, чтобы повысить ее прочность, осторожно освободить ее от рыхлого порошка на порошковой подушке и очистить с помощью щетки или сжатого воздуха.

Детали, которые только что были созданы с помощью распыления связующего, находятся в сыром состоянии и обычно имеют высокую пористость и плохие механические свойства. Таким образом, ваш инженер может добавить несколько шагов постобработки после печати, которые будут варьироваться в зависимости от материала вашей детали. Например, может потребоваться спекание металлической детали с металлом с низкой температурой плавления, таким как бронза. Если у вас есть полноцветная деталь, ваш инженер может пропитать ее акрилом, чтобы улучшить ее яркость. Если у вас есть стержень или форма для литья в песчаные формы, дополнительная обработка не требуется.

Обычные связующие материалы для струйной обработки

Связующие материалы для струйной обработки делятся на три категории:порошок, песок и металл.

Песчаник и порошок ПММА

Поскольку машины для 3D-печати со струйным связыванием часто имеют вторичные печатающие головки, которые добавляют цвет по мере того, как основная печатающая головка добавляет связующее вещество, можно легко создавать полноцветные модели с использованием порошков песчаника или полиметилметакрилата (ПММА). Однако полученные детали будут очень хрупкими — даже после обработки — и их лучше всего использовать в качестве нефункциональных моделей, таких как топографические карты или фигурки.

Песок

Песок и кварцевый песок относительно доступны по цене, поэтому они отлично подходят для создания одноразовых форм и стержней. Песок для струйной обработки связующим не только позволит вам создавать сложные геометрические формы, которые было бы трудно или невозможно создать традиционными методами, но вы также сможете достичь точности размеров ± 0,3 мм. Также обратите внимание, что:

• Вам не потребуется дополнительная постобработка.
• Толщина слоя стержней и форм для литья в песчаные формы обычно составляет от 200 до 400 мкм.
• Размеры сборки могут достигать 2200 x 1200 x 600 мм.

Металл

Струйное нанесение связующего также является популярным выбором для 3D-печати металлом. Это до 10 раз более экономично, чем селективное лазерное спекание (SLS) или селективное лазерное плавление (SLM), и предлагает относительно большие размеры сборки до 800 x 500 x 400 мм. Гидроструйная обработка связующим также позволяет создавать сложные геометрические формы, не требует опорных конструкций и обеспечивает точность размеров ± 0,2 мм.

Струйная обработка связующим совместима со сталью, титаном, хромитом, медью и т. д., но вам потребуется постобработка детали, чтобы повысить ее прочность, независимо от того, какой металл вы используете. Параметры постобработки включают:

• Внедрение: Инфильтрация включает помещение отвержденной детали в горячую печь. После того, как связующее выгорит, плотность детали снизится примерно до 60%. Затем ваш инженер может заполнить оставшиеся пустоты бронзой или другим металлом с низкой температурой плавления, пока он не достигнет плотности не менее 90%. Пропитанные детали относительно прочны и обладают хорошими механическими свойствами, но после пропитки они уменьшатся примерно на 2 %.

• Спекание: Если вам нужны еще лучшие механические свойства, вы можете спекать металлическую деталь. Спекание включает в себя нагрев детали в печи для прокаливания ее связующих веществ и сплавления металлических частиц. Спеченные детали обладают высокой коррозионной стойкостью и пористостью 3%, но недостатком является то, что они часто дают усадку около 20% по сравнению с их первоначальным размером. Эта усадка может быть неравномерной, что может привести к неточностям после печати, даже если в вашем дизайне уже учтена 20-процентная усадка.

Преимущества и недостатки распыления связующего

Выбирая струйную обработку связующим, вы можете:

• Достижение относительно высокой точности размеров: Поскольку распыление связующего происходит при комнатной температуре, вам не нужно беспокоиться о деформации, и ваша деталь останется с высокой точностью размеров. Если вы наносите связующее с металлом, вам также не нужно беспокоиться о снятии остаточных напряжений во время вторичной постобработки. Однако вы, скорее всего, заметите усадку после спекания.

• Экономьте деньги: Струйная обработка металлической детали связующим более чем в десять раз экономичнее, чем использование SLM или SLS. Он не только более доступен по цене, но и потребляет меньше энергии, поскольку вместо лазера используется жидкое связующее вещество. Кроме того, керамические и металлические порошки для распыления связующего обычно более доступны по цене, чем порошки для SLS и SLM. Точно так же вы можете создать полноцветный прототип с помощью струйной печати переплета за небольшую часть того, что обычно стоило бы произвести его с помощью SLS, SLM или струйной обработки материала.

• Отказ от вспомогательных структур: При распылении связующего несвязанный порошок обеспечивает всю необходимую поддержку вашей детали, устраняя необходимость в поддерживающих конструкциях и предоставляя вам больше свободы при проектировании. Это также означает более короткое время постобработки и меньшее потребление материалов по сравнению с другими технологиями 3D-печати.

• Сократите отходы: 100% неиспользованного порошка можно повторно использовать для будущих отпечатков, что поможет вам сэкономить материал и деньги. Для сравнения, только 50 % порошка, используемого в 3D-принтерах SLS, можно использовать повторно.

• Быстрое изготовление большой детали или нескольких мелких деталей одновременно: Струйные станки Binder имеют объем сборки до 2200 x 1200 x 600 мм, что означает, что вы можете производить крупные детали или одновременно создавать несколько более мелких.

Однако есть несколько недостатков, которые следует учитывать при использовании струйной заливки связующего. Имейте в виду, что:

• Детали, полученные струйной обработкой металлическим связующим, будут иметь более низкие механические свойства, чем их аналоги SLS, из-за их более высокой пористости.
• По сравнению с другими процессами 3D-печати струйная обработка связующего предлагает ограниченный выбор материалов.
• В зеленом состоянии детали хрупкие, поэтому вы можете печатать только приблизительные детали.
• Большинство деталей, изготовленных методом струйной обработки связующим, требуют последующей обработки, что может значительно увеличить время производства и внести неточности.

3D-печать с быстрым радиусом

Binder jetting — это быстрая и доступная технология, которая отлично подходит для больших отпечатков и полноцветных прототипов. Является ли распыление связующего лучшим процессом для вашего следующего проекта? Работа с опытным партнером-производителем поможет вам принять правильное решение.

Команда профессионалов Fast Radius имеет многолетний опыт работы с новейшими технологиями 3D-печати. Мы можем помочь оптимизировать ваш дизайн для 3D-печати, выбрать материал и метод 3D-печати, которые соответствуют вашим потребностям, и многое другое. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.