Pelajaran 8.5MembentukBab 8 · Manufaktur aditif

Binder jetting

Kepala inkjet merekatkan serbuk, lalu komponen dikuras (cure) atau disinter (binder jetting)

Binder jetting membangun komponen dengan menyebarkan lapisan tipis serbuk dan mencetak cairan perekat, yang disebut binder, ke setiap lapisan memakai kepala inkjet. Cara kerjanya mirip printer kantor, tetapi dengan serbuk sebagai ganti kertas. Teknik ini penting karena merupakan salah satu cara tercepat mencetak komponen logam dalam batch, dan pengecoran memakainya untuk mencetak cetakan pasir.

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

Kotak build binder jetting dalam penampang, dengan pembersihan serbuk dan sinter di tungkuAngka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah; langkah 2 sampai 4 berulang untuk setiap lapisan.

Cara kerjanya

Iris model. Perangkat lunak memotong model 3D menjadi lapisan-lapisan tipis. Komponen bisa disusun rapat dan bertumpuk, karena serbuk menopangnya.
Sebarkan satu lapisan. Piston suplai naik dan recoater (rol atau bilah) menyebarkan lapisan serbuk yang tipis dan merata, biasanya 0,05–0,1 mm untuk logam.
Semprotkan binder. Kepala cetak inkjet menyapu dan menjatuhkan tetesan binder kecil hanya di tempat irisan komponen berada. Butiran yang terekat saling menempel; sisanya tetap lepas.
Turunkan dan ulangi. Kotak build turun satu lapisan dan siklus berulang hingga kotak penuh. Tidak diperlukan laser atau panas selama pencetakan.
Curing dan bersihkan serbuk. Kotak dihangatkan untuk mengeraskan binder, lalu serbuk lepas disikat dan ditiup keluar serta dipakai ulang. Komponen "hijau" (green) yang terekat itu rapuh, seperti kapur.
Sinter di tungku. Komponen logam masuk ke tungku mendekati titik lelehnya, tempat binder terbakar habis dan butiran menyatu. Komponen menyusut sekitar 15–20% ke setiap arah saat memadat.

Fakta kunci

Material: Baja tahan karat, baja perkakas, tembaga, dan logam lain; pasir pengecoran; keramik; gipsum untuk model berwarna penuh
Komponen khas: Komponen logam kecil dalam batch, cetakan dan inti pasir untuk pengecoran, komponen keramik, figur berwarna
Ukuran komponen: Komponen logam biasanya seukuran kepalan tangan atau lebih kecil; printer pasir membangun kotak hingga beberapa meter panjangnya
Presisi: Logam: sekitar ±1–2% setelah sinter karena penyusutan; cetakan pasir: sekitar ±0,3 mm
Hasil permukaan: Doff dan sedikit berbutir, seperti hasil cor halus; sering diblasting atau dipoles
Ukuran batch yang cocok: Ratusan hingga puluhan ribu komponen logam kecil; satuan hingga produksi kecil untuk cetakan pasir
Biaya perkakas dan mesin: Tanpa perkakas; mesin plus tungku berharga beberapa ratus ribu hingga lebih dari satu juta dolar
Kecepatan: Pencetakan cepat, sering hitungan jam per kotak penuh, tetapi curing dan sinter menambah sehari atau lebih

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Pencetakan cepat satu kotak penuh komponen, tanpa penyangga
Tanpa panas saat mencetak, sehingga tidak ada pelengkungan atau tegangan terkunci
Mencetak cetakan dan inti pasir tanpa pola, langsung dari file
Biaya per komponen logam lebih rendah daripada laser powder bed fusion pada volume tinggi

Batasan

Komponen menyusut saat sinter, sehingga toleransi ketat sulit dicapai
Komponen green rapuh dan perlu penanganan hati-hati
Sebagian porositas bisa tersisa, sehingga kekuatan bisa kalah dari logam yang dilebur penuh
Dinding tipis dan komponen datar besar bisa melorot atau berubah bentuk di tungku

Di mana dipakai

PengecoranCetakan dan inti pasir untuk blok mesin, rumah pompa, prototipe
OtomotifBraket dan fitting logam kecil; cetakan untuk komponen cor
Barang konsumenKomponen baja untuk kunci, perkakas, dan kacamata dalam batch
IndustriImpeler pompa, nosel, komponen keramik
Seni dan desainFigur berwarna penuh dan maket arsitektur dari gipsum

Cara mengenalinya

Permukaan doff dan sedikit berbutir, agak mirip hasil cor halus atau logam sinter.
Tanpa bekas penyangga, dan komponen tampak sedikit bertepi lembut.
Pada cetakan pasir, tekstur berpasir dan mudah rapuh dengan anak tangga samar pada lengkungan.
Komponen logam yang sangat kecil dibuat dalam batch besar yang identik.

Bandingkan dengan

Laser powder bed fusion8.4melelehkan serbuk logam dengan laser, bukan merekatkannya; komponen lebih padat tanpa penyusutan, tetapi lebih lambat dan lebih mahal.Metal injection molding (MIM)9.2juga menghasilkan komponen green yang disinter; butuh cetakan, tetapi lebih murah pada volume sangat tinggi.Pengecoran pasir1.1binder jetting bisa mencetak cetakannya langsung, tanpa pola kayu atau logam.

Tonton

Mars Gadgets · Lapisan serbuk, binder inkjet, dan sinter, untuk pemula

AM Media | The Cool Parts Show · Jurnalis industri membahas binder jetting dan langkah sinternya

CATI: Computer Aided Technology is now GoEngineer · Demo printer, dengan komponen green sedang dibersihkan dari serbuk

voxeljet · Cetakan dan inti pasir cetak, lalu logam dituang

Lihat foto asli

Wikipedia: Binder jetting — langkah proses, material, dan sejarah; berbasis teks
Wikipedia: 3D printing processes — binder jetting dibandingkan dengan proses aditif lainnya
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

Binder jetting merekatkan serbuk dengan tetesan inkjet, lapis demi lapis, tanpa panas selama pencetakan.
Komponen logam keluar dalam keadaan rapuh dan harus disinter di tungku, tempat mereka menyusut.
Cocok untuk batch komponen logam kecil dan cetakan pasir cetak untuk pengecoran.