Was ist Binder Jetting?

Umwandlung von Industriepulvern in 3D gedruckte Objekte

Das Binder-Jetting-Verfahren ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein flüssiges Bindemittel selektiv auf Pulverpartikel aufgetragen wird. Die Materialschichten verbinden sich und fügen sich zu einem Objekt zusammen. Der Druckkopf bringt gezielt gesteuert Bindertröpfchen in das Pulverbett ein. Anschließend senkt sich die Jobbox und eine weitere Pulverschicht wird aufgetragen, auf die Binder aufgebracht wird. So entsteht mit der Zeit durch die Schichten aus Pulver und Binder das Bauteil. Die dafür benötigten Druckinformationen werden aus einer digitalen Entwurfsdatei übertragen.

Ursprünglich am Massachusetts Institute of Technology Anfang der neunziger Jahre entwickelt erhielt ExOne 1996 die exklusive Lizenz für dieses Verfahren. Zwei Jahre später brachte ExOne den ersten kommerziellen Binder-Jet 3D-Drucker für Metall auf den Markt, der RTS-300. Im Jahr 2002 erschien mit dem S15 der erste Sand-3D-Drucker, der für den Druck von Sandfromen und –kernen für den Metallguss entwickelt wurde.

Mittlerweile verarbeiten die 3D-Drucksysteme von ExOne über 20 verschiedene Pulver von Sand, Metall, Keramik und Verbundstoffen. Je nach Anwendung benötigen einige Materialien, wie zum Beispiel Sand keine zusätzliche Nachbearbeitung. Andere Materialien wie Metalle werden nach dem Drucken gehärtet und gesintert, um Dichten von mehr als 97% zu erreichen. Manchmal werden Teile auch mit einem anderen Material infiltriert, um eine gewünschte Matrix oder ein gewünschtes Verbundmaterial zu erzeugen.

Im Metall-3D-Druck erreicht ExOne eine branchenführende Teiledichte mithilfe der innovativenVergrößern Verdichtungstechnologie Triple ACTVergrößern, die ein hohes Maß an Konsistenz über den gesamten Baubereich gewährleistet.

Unsere Variabilität der Teiledichte beträgt 0,3% und es können bei einem ersten Drucklauf Maßtoleranzen von 1-2,5% nach dem Sintern erreicht werden. Da Binder Jetting ein iterativer Prozess ist, erreichen wir in der Regel Maßtoleranten von weniger als 1%. Wir arbeiten jedoch mit Softwareunternehmen wie Ansys und Altair zusammen, um Softwaremodelle zu entwickeln, die die Anzahl der Interationen reduzieren, die erforderlich sind, um ein höchst mögliches Ergebnis zu erzielen.  

Wie unterscheidet sich das Binder-Jetting-Verfahren von anderen additiven Techniken?

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Heutzutage gibt es eine Vielzahl an 3D-Druckmethoden, und es herrscht oft Verwirrung darüber welche Vor- und Nachteile die verschiedenen Methoden bieten. Das Binder Jetting ist unter den additiven Herstellungsverfahren speziell für seine hohe Volumenleistung bekannt.

Unter den additiven Fertigungstechnologien ist die Binder Jetting Technologie dem traditionellen Papierdruck am ähnlichsten. Das Bindemittel funktioniert dabei wie die Tinte, wenn es sich über die Pulverschichten bewegt, die wie das Papier das Endprodukt bilden.

Im Gegensatz dazu werden bei den meisten anderen 3D-Druckmethoden Teile mit einem einzigen Punkt – häufig einem Laser oder einer Düse – aufgebaut, die das Material extrudieren, schmelzen oder zusammenschweißen. Für viele dieser Metalldruckprozesse sind eine Bauplatte oder Träger erforderlich, um die Stabilität der Teile während des gesamten Bauprozesses zu gewährleisten. Solche Prozesse erfordern wesentlich mehr Material und Zeit, um jedes Teil Schicht für Schicht mit einem einzigen Punkt aufzubauen. Um diesen Prozess zu beschleunigen werden oft zusätzliche Laser hinzugefügt, wodurch sich jedoch die Kosten solcher Systeme erhöhen. Zudem erzeugt das Erhitzen und Abkühlen während des Bauprozesses Restspannungen in den Teilen, die in einem sekundären Nachbearbeitungsvorgang abgebaut werden müssen.

Die Binder Jetting Technologie ist insofern einzigartig, das es während des Bauprozesses von metallteilen keine Wärme verbraucht und mit einem breiten Druckkopf schnell ganze Schichten mehrere Teile gleichzeitig druckt. Die Teile werden durch das lose Pulver in der Jobbox gestützt, sodass in den meisten Fällen keine Bauplatte oder Stützen erforderlich sind. Somit hat Binder Jetting die Fähigkeit, eine große Anzahl von Teilen oder große Formen schnell und kostengünstig zu drucken. Nach dem Druck werden die aus Metall gedruckten Teile gesindert, was zu einer hochwertigen Mikrostruktur und höheren Kornisotropie führt.

Aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit und Materialflexibilität gilt das Binder Jetting unter den 3D-Druckverfahren als eine Technologie, welche die traditionelle Massenfertigung verändert und Vorteile in Design, Kosten und Nachhaltigkeit im 3D-Druck mit sich bringt.

In unseren Fallstudien erfahren Sie, wie unsere Kunden die Binder Jetting Technologie und unsere 3D-Drucksysteme in ihren Unternehmen einsetzen.