¿Qué es la tecnología de impresión 3D por chorro de tinta? ¿Cómo funciona y para qué se puede utilizar? Lea nuestra guía para descubrirlo.
En este artículo, hablaremos de la tecnología y el proceso de impresión 3D por chorro de aglutinante, es decir, la inyección de aglutinante. Describiremos la tecnología, cómo funciona, las posibilidades, las aplicaciones, los ejemplos de piezas impresas y algunas de las mejores impresoras 3D de inyección de aglutinantes.
Empecemos.
¿Qué es la tecnología Binder Jetting?
Binder Jetting (BJ) es una tecnología y un proceso de impresión 3D que funciona con varios tipos de materiales. Algunos ejemplos de estos materiales son la cerámica, los metales y los polímeros.
La tecnología BJ se desarrolló en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) en 1993 y luego fue adquirida por la empresa estadounidense Z Corporation, y más tarde por 3D Systems. La tecnología se utiliza ampliamente en la industria manufacturera en el desarrollo y la producción.
Foto: exone.com
Como su nombre indica, el Binder Jetting (binder – un aglutinante, jetting – inyección, impresión de chorro de tinta) implica la aplicación de un aglutinante líquido, de la misma manera que se aplica la tinta al papel en una impresora de chorro de tinta.
Una porción de polvo especial entra en la cámara de impresión de la impresora 3D y se nivela con un rodillo para formar una fina capa. A continuación, el cabezal de impresión pasa por encima de la capa, aplicando el aglutinante. Por último, se aplica la siguiente porción de polvo y se repite el proceso.
Mediante la tecnología de inyección de aglutinante, se puede imprimir con diferentes materiales, como yeso, metales, cerámica, arena y polímeros, entre otros.
A diferencia de la mayoría de las tecnologías de impresión 3D, el binder jetting permite crear modelos a todo color añadiendo colorante al aglutinante. Puede aplicar el tinte no sólo en la capa exterior, sino también en cualquier profundidad. Como resultado, se pueden crear modelos extremadamente resistentes a cualquier influencia.
Después de imprimir con la tecnología BJ, los productos resultantes tienen que ser sometidos a un proceso posterior. Este proceso varía en función de los materiales de impresión utilizados.
Impresión 3D de metales con tecnología de chorro de aglutinante
La impresión 3D de metales mediante la tecnología de inyección de aglutinantes implica el uso de polvos metálicos de diferentes composiciones y un aglutinante de polímero. Gracias a esta tecnología, se pueden imprimir piezas con metal que no se pueden crear con los métodos de producción tradicionales. Por ejemplo, se pueden crear las estructuras internas de una pieza. La estructura puede tener cualquier forma o complejidad.
La tecnología de inyección de aglutinantes metálicos permite imprimir con una variedad de metales y materiales no metálicos. Por ejemplo, se puede imprimir con acero inoxidable, cobre, Inconel, carburo de tungsteno, titanio, cerámica y diversos compuestos.
Tras la impresión, las piezas deben ser tratadas para obtener las características de resistencia de un producto totalmente metálico. El proceso de tratamiento que se utiliza habitualmente se conoce como quema de aglutinantes y/o sinterización. En este proceso, las piezas impresas se colocan en un horno y se mantienen a unas condiciones de temperatura determinadas.
La sinterización se lleva a cabo a una temperatura del 97% del punto de fusión del material de impresión. Durante la sinterización, las piezas sufren una contracción. Este problema suele tenerse en cuenta al modelar la pieza.
En algunos casos, no se realiza la sinterización. En su lugar, se quema el aglutinante. En este caso, el modelo conserva sus dimensiones y pierde hasta un 60% de su densidad. Los huecos resultantes deben rellenarse con bronce.
Impresión en 3D de arena con tecnología de chorro de aglutinante
Foto: sculpteo.com
La inyección de aglutinantes permite imprimir moldes de inyección con arena para la fundición de metales, cerámica y materiales compuestos mixtos. La tecnología puede utilizarse para imprimir moldes de inyección para todo tipo de productos, incluidos los decorativos. Como resultado, se pueden obtener modelos impresos en 3D a todo color a partir de los moldes de inyección.
Para la impresión en color, una impresora 3D de inyección de aglutinante utiliza dos cabezales de impresión. Uno de los cabezales aplica el aglutinante mientras el otro aplica la tinta. Para aumentar la resistencia mecánica, el modelo se sinteriza.
La tecnología de inyección de aglutinante puede utilizarse para imprimir en 3D diversos materiales, como arena natural y sílice artificial. La producción de moldes de inyección de arena mediante la tecnología BJ permite obtener modelos de gran precisión de forma rápida y a bajo coste.
Materiales de impresión 3D por chorro de tinta
El número de materiales que pueden utilizarse para la impresión 3D Binder Jetting ha aumentado con el tiempo. Se están desarrollando nuevos tipos de materias primas. Sin embargo, hay varios polvos básicos que se utilizan con mayor frecuencia. Estos son:
Arena de sílice
Este material es bueno para los modelos de impresión 3D que deben ser muy resistentes a las altas temperaturas. La arena de sílice puede lograr resultados sorprendentes al fundir metales en moldes de arena impresos.
Piedra arenisca o yeso
Los modelos 3D de piedra arenisca o yeso son frágiles. Por lo tanto, estos materiales no deben utilizarse para piezas que deban someterse a esfuerzos mecánicos. Más bien, son mejores para imprimir modelos decorativos o de demostración que le permitirán ver las posibilidades de la impresión a todo color.
Otros artículos que puede imprimir con arenisca o yeso son ayudas visuales para la enseñanza, artículos de decoración de interiores, duplicados de obras de arte y exposiciones para museos.
Acero inoxidable
Las piezas metálicas suelen encogerse durante la cocción. Como resultado, sus dimensiones cambian significativamente. Sin embargo, si se tiene en cuenta la contracción al diseñar un modelo, las piezas de acero inoxidable impresas pueden aplicarse en cualquier ámbito. Las piezas pueden sustituir a las de fundición o a las fabricadas con otras tecnologías tradicionales.
Los modelos de acero inoxidable impresos en 3D y postprocesados tienen una gran resistencia y excelentes propiedades mecánicas. Además, son resistentes a la corrosión.
Los productos de acero impresos en 3D sin sinterización posterior o infundidos con bronce después de que el aglutinante se haya quemado también tienen una gran resistencia. Sin embargo, la resistencia es algo menor que la de los metales totalmente de acero. Además, las piezas de acero inoxidable impresas en 3D conservan hasta un 10% de porosidad.
El acero inoxidable impreso en 3D puede utilizarse en una amplia gama de industrias. Estas unidades destacan por su gran precisión y sus tamaños predecibles.
Carburo de wolframio
Puede utilizar la tecnología Binder Jetting para imprimir en 3D con carburo de tungsteno. Después de procesar los artículos impresos en 3D, se vuelven duros.
Inconel
La impresión 3D de Inconel Binder Jetting seguida de la cocción da como resultado piezas con una excelente resistencia mecánica, resistencia química y resistencia a las altas temperaturas.
Ventajas y desventajas del chorro de arena
Resumamos los pros y los contras de la impresión 3D con tecnología Binder Jetting.
Ventajas del Binder Jetting
- Bajo coste en comparación con otros procesos de impresión 3D en metal como DMLS, SLM o Material Jetting.
- La capacidad de imprimir prototipos a todo color
- Ricas posibilidades de impresión de estructuras internas
- No hay deformación al imprimir
- Alta productividad para la producción de lotes pequeños y medianos
Contras del Binder Jetting
- Alta porosidad en comparación con los modelos DMLS o SLM. Esto da lugar a modelos con menor resistencia mecánica.
- Antes del tratamiento térmico, la pieza impresa en 3D es frágil
- Es necesario tener en cuenta la diferencia de tamaño cuando los modelos impresos se encogen al hornearse.
- Un número limitado de materiales a utilizar. Hay un número limitado de materiales que pueden utilizarse para la impresión 3D por chorro de tinta en comparación con otros procesos de impresión 3D.
Las mejores impresoras 3D de chorro de tinta
A continuación se presentan algunas de las mejores impresoras 3D de chorro de tinta:
1. Impresora 3D FHZL PCM1800
La impresora de arena FHZL PCM1800 3D Binder Jetting le permite producir rápidamente moldes de inyección de hasta 1800x1000x700mm. Esto elimina la necesidad de una plantilla física. La impresora puede utilizar diversas materias primas para la fundición, como acero, metales no ferrosos, aluminio y aleaciones.
Más información sobre la FHZL PCM1800 .
2. Impresora 3D ExOne X1 160Pro
La ExOne X1 160Pro es la mayor impresora 3D de metal de Binder Jetting. La impresora cuenta con el sistema patentado ExOne Triple ACT, que proporciona una densidad y una repetibilidad de piezas líderes en el sector. Esta máquina puede imprimir piezas de hasta 800 x 500 x 400 mm, es decir, 160 litros. Esto supone más de 2,5 veces el volumen de la cámara de las marcas de la competencia.
Más información sobre la impresora 3D ExOne X1 160Pro .
Muestras de impresiones realizadas con la tecnología Binder Jetting
A continuación se muestran algunos ejemplos de impresiones realizadas con el proceso de tecnología Binder Jetting:
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Foto: ExOne
Conclusión
Binder Jetting es una de las tecnologías de impresión 3D más precisas que existen actualmente en el mercado. Es la tecnología preferida para la impresión de metales o la impresión de grandes moldes de arena para fundición. El uso de esta tecnología supone una importante ventaja competitiva para las empresas de ingeniería mecánica y otros sectores.
