Binder Jetting – Afdrukken in full colour
In dit artikel leert u over het Binder Jetting proces. Ik zal ingaan op het functionele principe, de voor- en nadelen en de mogelijke toepassingsgebieden en post-processing mogelijkheden.
Wat is het Binder Jetting proces?
Bindmiddeljetten is een additief of generatief fabricageproces, in de volksmond ook wel 3D-printen genoemd. Het uitgangsmateriaal voor het proces is altijd een poeder, dat in lagen wordt gebonden met kleefstoffen – het zogenaamde bindmiddel – en zo in de gewenste vorm wordt gebracht. Bindmiddelgieten is een relatief “oude” fabricagemogelijkheid. In het begin van de jaren negentig werd Binder Jetting ontwikkeld en gepatenteerd aan het MIT in Massachusetts.
Hoe is een Binder Jetting printer opgebouwd?
In principe werken binder-jetting printers op dezelfde manier als inkjetprinters. Met behulp van een printkop wordt bindmiddel laag voor laag op een poeder aangebracht om geleidelijk een eerder met CAD bepaalde vorm te realiseren . Een kenmerkende eigenschap van BJ printers is een neerlaatbare basisplaat die, na een succesvol gelijmde laag, naar beneden wordt gelaten om de volgende laag te kunnen lijmen.
Naast het neerlaatbare platform en de printkop hebben de printers altijd twee tanks, één voor de lijm, één voor de poedertoevoer. In de regel worden BJ printers gebouwd volgens een portaalontwerp.
Hoe werkt Binder Jetting?
In het additieve productieproces wordt eerst een poederlaag op een basisplaat aangebracht. Een bindmiddel wordt dan met uiterste precisie aangebracht door middel van een printkop, die ervoor zorgt dat het poeder aan elkaar kleeft. In de volgende stap wordt nog een laag poeder aangebracht en opnieuw gelijmd. Beetje bij beetje ontstaat het gewenste model uit de verschillende lagen.
Waar wordt het Binder Jetting proces gebruikt?
Binder jetting is een uiterst veelzijdig proces, omdat theoretisch alle materialen die in poedervorm beschikbaar zijn, aan elkaar kunnen worden gelijmd. Zelfs gevoelige grondstoffen zoals voedingsmiddelen of farmaceutische producten kunnen in driedimensionale voorwerpen worden vervormd. Aangezien er geen warmtebronnen nodig zijn tijdens het drukken, worden er geen spanningen gecreëerd in de onderdelen, waardoor binder jetting geschikt is voor zelfs de meest gevoelige materialen. Momenteel wordt het proces vaak gebruikt bij rapid prototyping, maar ook voor de productie van gietmallen of moedermodellen. Andere voorbeelden van toepassingen zijn de juwelenindustrie, kunstacademies of medische technologie.
Welke materialen kunnen worden bedrukt met Binder Jetting?
Of het nu gaat om metalen, keramiek, zand of kunststoffen – in principe kan elk materiaal dat in poedervorm kan worden verwerkt, met binder jetting tot 3D-modellen worden gevormd. Vooral de mogelijkheid om roestvrij staal te bedrukken is interessant – dit is met veel andere 3D-printprocessen nog niet mogelijk. Afhankelijk van de gebruikte printer zijn ook meerkleurenmodellen mogelijk. Daartoe worden tijdens het drukproces kleurdeeltjes toegevoegd om kleur te geven aan de afzonderlijke lagen.
Wat is het afwerkingsproces voor bindmiddelgieten?
Terwijl modellen van kunststof na het drukken alleen van overtollig poeder hoeven te worden ontdaan, vereisen metalen onderdelen een uitgebreidere nabewerking. Na het bindmiddeljetten moeten de metalen werkstukken van lijmresten worden ontdaan en bijkomend worden gesinterd. Dit is de enige manier om te zorgen voor voldoende sterkte van de modellen. Tijdens het sinteren kunnen de modellen krimpen, zodat een exacte definitieve geometrie alleen met voldoende ervaring kan worden gerealiseerd.
Binder Jetting – Wat zijn de voor- en nadelen?
Een van de grootste voordelen van Binder Jetting is de universele toepasbaarheid op verschillende materialen. Deze kunnen zelfs met elkaar worden gecombineerd, zodat bijvoorbeeld modellen van roestvrij staal en kunststof denkbaar zijn. Ook de kleurstelling van de modellen kan tot de voordelen worden gerekend. Bovendien is Binder Jetting relatief goedkoop. De geringe stabiliteit van de eindproducten is duidelijk een nadeel. Aangezien het altijd delen zijn die uit poeder aan elkaar zijn gelijmd, kan geen grote sterkte worden verwacht. Voor metalen onderdelen kan de sterkte echter aanzienlijk worden verhoogd door toevoeging van verdere metalen (voor roestvrij staal bijvoorbeeld door toevoeging van brons) en het daaropvolgende sinteren. Ook is het oppervlak van de modellen altijd een beetje ruw, ongeveer zoals na het zandstralen.
Voordelen
- Snelle fabricage
- Goedkoop
- Grote modellen zijn ook mogelijk
- Geen ondersteunende structuren nodig
- Full colour modellen kunnen worden weergegeven
- Uiterst complexe vormgeving mogelijk
- Combinatie van verschillende materialen in één model
Nadelen
- Niet veel kracht
- Mechanisch veerkrachtig alleen als de onderdelen nabehandeld zijn
- Geen gladde oppervlakken mogelijk
