Lección 8.5Dar formaCapítulo 8 · Fabricación aditiva

Proyección de aglutinante (binder jetting)

Cabezales de inyección de tinta pegan el polvo, y luego la pieza se cura o se sinteriza (binder jetting)

La proyección de aglutinante construye una pieza extendiendo capas finas de polvo e imprimiendo sobre cada una un pegamento líquido, llamado aglutinante, con un cabezal de inyección de tinta. Funciona casi como una impresora de oficina, pero con polvo en lugar de papel. Importa porque es una de las formas más rápidas de imprimir piezas metálicas en lotes, y las fundiciones la usan para imprimir moldes de arena para colada.

Foto: Oak Ridge National Laboratory, CC BY 2.0, vía Wikimedia Commons

Cubeta de construcción de proyección de aglutinante en sección, con retirada del polvo y sinterizado en hornoLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo; los pasos 2 a 4 se repiten en cada capa.

Cómo funciona

Corta el modelo en capas. El software corta el modelo 3D en capas finas. Las piezas se pueden empaquetar muy juntas y apilar, porque el polvo las sostiene.
Extiende una capa. El pistón de suministro sube y un recargador (un rodillo o una cuchilla) extiende una capa fina y uniforme de polvo, normalmente de 0,05–0,1 mm para metal.
Proyecta el aglutinante. Un cabezal de impresión de inyección de tinta barre la superficie y deja caer diminutas gotas de aglutinante solo donde debe estar la sección de la pieza. Los granos pegados se unen; el resto queda suelto.
Baja y repite. La cubeta baja una capa y el ciclo se repite hasta llenarla. No hace falta láser ni calor durante la impresión.
Cura y retira el polvo. Se calienta la cubeta para endurecer el aglutinante, y luego el polvo suelto se cepilla, se sopla y se reutiliza. Las piezas «en verde» pegadas son frágiles, como la tiza.
Sinteriza en un horno. Las piezas metálicas entran en un horno cerca de su punto de fusión, donde el aglutinante se quema y los granos se funden entre sí. La pieza se contrae aproximadamente un 15–20 % en cada dirección al densificarse.

Datos clave

Materiales: Aceros inoxidables, aceros para herramientas, cobre y otros metales; arena de fundición; cerámicas; yeso para modelos a todo color
Piezas típicas: Piezas metálicas pequeñas en lotes, moldes y machos de arena para colada, piezas cerámicas, figuras de colores
Tamaño de pieza: Las piezas metálicas suelen ser del tamaño de un puño o menores; las impresoras de arena construyen cubetas de hasta varios metros de largo
Precisión: Metal: unos ±1–2 % tras el sinterizado por la contracción; moldes de arena: unos ±0,3 mm
Acabado superficial: Mate y algo granulosa, como una buena pieza fundida; a menudo se granalla o se pule
Tamaño de lote adecuado: De cientos a decenas de miles de piezas metálicas pequeñas; de piezas únicas a series pequeñas de moldes de arena
Coste de utillaje y máquina: Sin utillaje; las máquinas más los hornos cuestan de unos cientos de miles a más de un millón de dólares
Velocidad: La impresión es rápida, a menudo horas por cubeta llena, pero el curado y el sinterizado añaden un día o más

Ventajas y límites

Ventajas

Impresión rápida de una cubeta entera de piezas, sin soportes
Sin calor durante la impresión, así que no hay alabeo ni tensiones internas
Imprime moldes y machos de arena sin modelo, directamente desde un archivo
Menor coste por pieza metálica que la fusión de lecho de polvo por láser a gran volumen

Límites

Las piezas se contraen al sinterizar, lo que dificulta las tolerancias estrechas
Las piezas en verde son frágiles y requieren una manipulación cuidadosa
Puede quedar algo de porosidad, así que la resistencia puede quedarse por debajo de la del metal totalmente fundido
Las paredes finas y las piezas planas grandes pueden combarse o deformarse en el horno

Dónde se usa

FundicionesMoldes y machos de arena para bloques de motor, carcasas de bomba, prototipos
AutomociónPequeños soportes y accesorios metálicos; moldes para piezas coladas
Bienes de consumoPiezas de acero para cerraduras, herramientas y gafas en lotes
IndustriaImpulsores de bomba, toberas, piezas cerámicas
Arte y diseñoFiguras a todo color y maquetas de arquitectura en yeso

Cómo reconocerlo

Una superficie mate y algo granulosa, un poco como una buena pieza fundida o un metal sinterizado.
Sin marcas de soportes, y piezas con los bordes ligeramente suaves.
En los moldes de arena, una textura arenosa y quebradiza con leves escalones en las curvas.
Piezas metálicas muy pequeñas fabricadas en grandes lotes idénticos.

Compáralo con

Fusión de lecho de polvo por láser8.4funde el polvo metálico con un láser en vez de pegarlo; piezas más densas y sin contracción, pero más lenta y más cara.Moldeo por inyección de metal (MIM)9.2también produce piezas en verde que se sinterizan; necesita un molde, pero es más barato a volúmenes muy altos.Moldeo en arena1.1la proyección de aglutinante puede imprimir sus moldes directamente, sin modelo de madera ni de metal.

Míralo

Mars Gadgets · Capa de polvo, aglutinante por inyección de tinta y sinterizado, para principiantes

AM Media | The Cool Parts Show · Periodistas del sector sobre la proyección de aglutinante y su paso de sinterizado

CATI: Computer Aided Technology is now GoEngineer · Una demostración de impresora, con piezas en verde mientras se les retira el polvo

voxeljet · Moldes y machos de arena impresos, y luego el metal vertido

Ver fotos reales

Wikipedia: Proyección de aglutinante — pasos del proceso, materiales e historia; basado en texto
Wikipedia: Procesos de impresión 3D — la proyección de aglutinante comparada con otros procesos aditivos
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

La proyección de aglutinante pega el polvo con gotas de inyección de tinta, capa a capa, sin calor durante la impresión.
Las piezas metálicas salen frágiles y deben sinterizarse en un horno, donde se contraen.
Es adecuada para lotes de piezas metálicas pequeñas y moldes de arena impresos para colada.