Binder Jetting

La tecnica di stampa 3D a binder jetting consiste nella deposizione di un legante adesivo su strati sottili di materiale in polvere. I materiali in polvere sono a base di ceramica (ad esempio, vetro o gesso) o di metallo (ad esempio, acciaio inossidabile).

Durante il processo di stampa 3D a binder jetting, la testina di stampa 3D si muove sulla piattaforma di costruzione depositando gocce di binder, stampando ogni strato in modo simile alle stampanti 2D che stampano inchiostro su carta. Quando uno strato è completo, il letto di polvere si sposta verso il basso e la stampante sparge un nuovo strato di polvere sull'area di costruzione. Il processo continua strato per strato fino a quando tutti i pezzi sono completi. Dopo la stampa, i pezzi sono in uno stato verde, o non finito, e richiedono un'ulteriore post-elaborazione prima di essere pronti per l'uso. Spesso l'operatore aggiunge una sostanza infiltrante per migliorare le proprietà meccaniche dei pezzi. La sostanza infiltrante è solitamente un adesivo cianoacrilico (nel caso della ceramica) o un bronzo (nel caso dei metalli). Un'altra strategia consiste nell'inserire il pezzo in un forno allo stato verde per ottenere una sinterizzazione dei grani di materia. È interessante notare che il termine stampa 3D si riferiva originariamente a un processo che depositava un materiale legante su un letto di polvere con testine simili a quelle di una stampante a getto d'inchiostro, strato per strato.

Il processo di stampa 3D a binder jetting comprende diverse tecniche affinate da diversi produttori. Le più famose per il grande pubblico sono:

ColorJet Printing (CPJ) di 3D Systems. La stampa ColorJet è un marchio di fabbrica della società ZCorp, ora una società di 3D Systems. Le stampe 3D ColorJet Printing sono completamente colorate. Le parti finali assomigliano alla pietra arenaria e presentano una superficie leggermente porosa. Il materiale di arenaria viene colorato a getto d'inchiostro e incollato durante il processo di stampa 3D. Al termine della stampa 3D, è necessaria un'infiltrazione per solidificare e incollare la parte. Sono disponibili centinaia di migliaia di colori, quasi l'intero spettro CMYK. Le stampe finali non sono destinate ad applicazioni funzionali perché rimangono porose e devono essere tenute al riparo dall'umidità per evitare lo scolorimento.

Binder Jetting e materiali

Il processo di stampa 3D a binder jetting può funzionare con diversi materiali, tra cui metalli, sabbie e ceramiche. Alcuni materiali, come la sabbia, non richiedono ulteriori lavorazioni.

Il binder jetting è eccellente per le applicazioni che richiedono una buona estetica e forma, come modelli architettonici, imballaggi, giocattoli e statuette. In genere non è adatto per applicazioni funzionali, a causa della natura fragile dei pezzi.

Rispetto alle tecniche di stampa 3D Powder Bed Fusion (PBF), il metodo del binder jetting ha il vantaggio di non utilizzare il calore durante il processo di costruzione, evitando così la creazione di tensioni residue nelle parti.

Le parti in binder jetting a base di metallo hanno proprietà meccaniche relativamente buone grazie al processo di infiltrazione. Possono essere un componente funzionale e hanno proprietà meccaniche relativamente buone grazie al processo di infiltrazione. Sono anche più convenienti delle parti metalliche SLM (Selective Laser Melting) o DMLS (Direct Metal Laser Sintering), ma hanno proprietà meccaniche inferiori perché i grani di materiale non si fondono completamente.

Esistono vari tipi di materiali binder per la stampa 3D, ciascuno adatto a un'applicazione specifica. Si possono elencare in categorie che comprendono il legante furanico (per applicazioni di colata in sabbia), il binder fenolico (per stampi e anime in sabbia), il binder a base di silicato (ecologico, per stampi e anime in sabbia) e il binder a base acquosa (per i metalli).