Binder Jetting Dijelaskan: Panduan Lengkap

Apa itu binder jetting? Pada 1993, Massachusetts Institute of Technology mengembangkan bentuk cetak 3D Inkjet-in-powder-bed ini untuk mencetak bagian kompleks dari berbagai macam material. Hari ini, ada aplikasi binder jetting dalam beberapa industri, dan Anda dapat menciptakan segalanya dari bagian logam hingga core cetak pasir besar hingga prototipe warna penuh. Binder jetting cepat dan hemat biaya, tetapi banyak tim produk tidak familiar dengan proses manufaktur ini. Berikut adalah apa yang perlu Anda ketahui.

Apa itu binder jetting?

Sementara banyak metode cetak 3D lain menggunakan satu nozel atau laser untuk membuat bagian lapis demi lapis, binder jetting menyemprotkan pembalut cair di atas ranjang serbuk. Faktanya, proses cetak 3D binder jetting mirip dengan cara printer 2D menambahkan tinta ke kertas. Ini terutama digunakan untuk mencetak logam, pasir, dan keramik dan dikenal karena kecepatan, keterjangkauan, dan kemampuan untuk mencetak bagian besar.

Untuk memulai proses binder jetting, Anda perlu membuat model digital bagian Anda, memotongnya, dan mengirimkannya ke mitra manufaktur Anda. Mereka kemudian akan memasukkannya ke dalam printer binder jetting. Kemudian, blade atau roller recoating akan menyebarkan lapisan tipis serbuk di atas platform build, dan carriage dengan nozel Inkjet akan melewati ranjang serbuk, menyetorkan titik agen perekat. Jika Anda membuat bagian warna penuh, mesin juga akan menyetorkan tinta berwarna selama langkah ini.

Platform build kemudian akan menurun sesuai dengan ketebalan lapisan model Anda. Sebagian besar model warna penuh memiliki tinggi lapisan 100 mikron, sebagian besar bagian logam memiliki tinggi lapisan 50 mikron, dan sebagian besar material cetakan pasir memiliki tinggi lapisan antara 200 dan 400 mikron. Selanjutnya, blade atau roller akan merecoat permukaan, dan proses akan diulang hingga bagian Anda selesai. Insinyur Anda kemudian dapat mengkuring bagian Anda untuk meningkatkan kekuatannya, melepaskannya dengan lembut dari serbuk longgar di ranjang serbuk Anda, dan membersihkannya menggunakan kuas atau udara tekanan.

Bagian yang baru saja dibuat menggunakan binder jetting berada dalam keadaan hijau dan biasanya memiliki porositas tinggi dan properti mekanis yang buruk. Dengan demikian, insinyur Anda mungkin menambahkan beberapa langkah post-processing setelah pencetakan, yang akan bervariasi tergantung pada material bagian Anda. Misalnya, bagian logam mungkin perlu disinter dengan logam titik leleh rendah seperti perunggu. Jika Anda memiliki bagian warna penuh, insinyur Anda mungkin akan menginfiltrasinya dengan akril untuk meningkatkan keberwarnaannya. Jika Anda memiliki core atau cetakan pasir, tidak diperlukan proses tambahan.

Material binder jetting umum

Material binder jetting terbagi menjadi tiga kategori — serbuk, pasir, dan logam.

Batu pasir dan serbuk PMMA

Karena mesin cetak 3D binder jetting sering memiliki printhead sekunder yang menambahkan warna saat printhead primer menambahkan agen perekat, mudah untuk menciptakan model warna penuh menggunakan serbuk batu pasir atau polymethyl methacrylate (PMMA). Namun, bagian yang dihasilkan akan sangat rapuh — bahkan setelah diproses — dan paling baik digunakan sebagai model non-fungsional seperti peta topografi atau figurin.

Pasir

Pasir dan pasir silika relatif terjangkau, jadi sangat baik untuk membuat cetakan dan core untuk penggunaan satu kali. Tidak hanya binder jetting pasir akan memungkinkan Anda untuk menciptakan geometri kompleks yang sulit atau mustahil untuk diproduksi dengan metode tradisional, tetapi Anda juga akan dapat mencapai akurasi dimensi ± 0,3 mm. Juga, perhatikan bahwa:

• Anda tidak akan perlu post-processing tambahan.
• Ketebalan lapisan untuk core dan cetakan pasir biasanya berada antara 200 dan 400 μm.
• Ukuran build dapat sebesar 2200 x 1200 x 600 mm.

Logam

Binder jetting juga adalah pilihan populer untuk pencetakan 3D logam. Ini hingga 10 kali lebih hemat dibandingkan selective laser sintering (SLS) atau selective laser melting (SLM) dan menawarkan ukuran build yang relatif besar hingga 800 x 500 x 400 mm. Binder jetting juga memungkinkan geometri kompleks, tidak memerlukan struktur pendukung, dan memiliki akurasi dimensi ± 0,2 mm.

Binder jetting kompatibel dengan baja, titan, kromit, tembaga, dan lebih banyak lagi, tetapi Anda akan perlu melakukan post-processing bagian Anda untuk meningkatkan kekuatannya terlepas dari logam mana yang Anda gunakan. Opsi post-processing meliputi:

• Infiltration: Infiltration melibatkan menempatkan bagian yang telah dikuring dalam tungku panas. Setelah agen perekat telah terbakar, densitas bagian akan menurun menjadi sekitar 60%. Insinyur Anda kemudian dapat mengisi celah yang tertinggal dengan perunggu atau logam titik leleh rendah lain hingga mencapai setidaknya 90% densitas. Bagian yang diinfiltrai relatif kuat dan memiliki properti mekanis yang baik, tetapi akan sekitar 2% lebih kecil setelah infiltration.

• Sintering: Jika Anda ingin properti mekanis yang lebih baik, Anda dapat memintaskan bagian logam Anda. Sintering melibatkan pemanasan bagian dalam tungku untuk membakar perekatnya dan menyatukan partikel logamnya. Bagian yang disintir memiliki daya tahan korosi tinggi dan 3% porositas, tetapi kerugiannya adalah mereka sering menyusut sekitar 20% dari ukuran awalnya. Penyusutan ini mungkin tidak seragam, yang dapat menyebabkan ketidakakurasi setelah pencetakan, bahkan jika desain Anda telah memperhitungkan penyusutan 20%.

Keuntungan dan kerugian binder jetting

Ketika Anda memilih binder jetting, Anda dapat:

• Mencapai akurasi dimensi yang relatif tinggi: Karena binder jetting terjadi pada suhu ruang, Anda tidak perlu khawatir tentang bengkok dan bagian Anda akan tetap sangat akurat dimensi. Jika Anda melakukan binder jetting dengan logam, Anda juga tidak perlu khawatir tentang melegakan stres sisa selama post-processing sekunder. Namun, Anda kemungkinan akan menyadari penyusutan setelah sintering.

• Hemat uang: Melakukan binder jetting pada bagian logam lebih dari sepuluh kali lebih hemat dibandingkan menggunakan SLM atau SLS. Tidak hanya lebih terjangkau, tetapi juga menggunakan energi lebih sedikit karena menggunakan agen perekat cair alih-alih laser. Plus, serbuk keramik dan logam binder jetting biasanya lebih terjangkau daripada serbuk untuk SLS dan SLM. Sama halnya, Anda dapat membuat prototipe warna penuh melalui binder jetting dengan sebagian kecil dari biaya yang biasanya diperlukan untuk membuat satu melalui SLS, SLM, atau material jetting.

• Mengabaikan struktur pendukung: Dalam binder jetting, serbuk yang tidak terikat menyediakan semua dukungan yang dibutuhkan bagian Anda, menghilangkan kebutuhan struktur pendukung dan memberi Anda lebih banyak kebebasan desain. Ini juga berarti waktu post-processing yang lebih singkat dan konsumsi material yang lebih sedikit dibandingkan teknologi cetak 3D lainnya.

• Mengurangi pemborosan: 100% serbuk yang tidak digunakan dapat digunakan kembali untuk cetakan di masa depan, membantu Anda menghemat material dan uang. Dalam perbandingan, hanya 50% serbuk yang digunakan oleh printer SLS 3D dapat digunakan kembali.

• Membuat bagian besar atau beberapa bagian kecil secara bersamaan dengan cepat: Mesin binder jetting memiliki volume build hingga 2200 x 1200 x 600 mm, yang berarti Anda dapat memproduksi bagian besar atau membangun beberapa bagian kecil secara bersamaan.

Namun, ada beberapa kerugian yang perlu dipertimbangkan saat menggunakan binder jetting. Perhatikan bahwa:

• Bagian binder jetting logam akan memiliki properti mekanis yang lebih rendah daripada sekawat SLS mereka karena porositas yang lebih tinggi.
• Binder jetting menawarkan pilihan material yang terbatas dibandingkan proses cetak 3D lainnya.
• Bagian rapuh dalam keadaan hijau, yang berarti Anda hanya dapat mencetak detail kasar.
• Sebagian besar bagian binder jetted memerlukan post-processing, yang dapat secara signifikan memperpanjang waktu produksi dan memperkenalkan ketidakakurasi.

Cetak 3D dengan Fast Radius

Binder jetting adalah teknologi cepat dan terjangkau yang bagus untuk cetakan besar dan prototipe warna penuh. Apakah binder jetting adalah proses terbaik untuk proyek berikutnya Anda? Bekerja sama dengan mitra manufaktur yang berpengalaman dapat membantu Anda membuat keputusan yang tepat.

Di Fast Radius, tim profesional kami memiliki tahun-tahun pengalaman dengan teknologi cetak 3D terbaru. Kami dapat membantu mengoptimalkan desain Anda untuk cetak 3D, memilih material dan metode cetak 3D yang sesuai dengan kebutuhan Anda, dan lebih banyak lagi. Hubungi kami hari ini untuk memulai.