Jateamento de Ligante (Binder Jetting) Explicado: Guia Completo

O que é jateamento de ligante (binder jetting)? Em 1993, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts desenvolveu esta forma de impressão 3D do tipo jato de tinta em leito de pó para imprimir peças complexas de uma variedade de materiais. Hoje, existem aplicações de jateamento de ligante em várias indústrias, e você pode criar desde peças metálicas até grandes núcleos de fundição em areia até protótipos coloridos. O jateamento de ligante é rápido e econômico, mas muitas equipes de produto não estão familiarizadas com este processo de fabricação. Aqui está o que você precisa saber.

O que é jateamento de ligante?

Enquanto muitos outros métodos de impressão 3D usam um único bico ou laser para criar peças camada por camada, o jateamento de ligante pulveriza ligante líquido sobre um leito de pó. Na verdade, o processo de impressão 3D por jateamento de ligante é semelhante a como uma impressora 2D adiciona tinta ao papel. É usado principalmente para imprimir metal, areias e cerâmicas e é conhecido por sua velocidade, acessibilidade e capacidade de imprimir peças grandes.

Para iniciar o processo de jateamento de ligante, você precisará criar um modelo digital da sua peça, fatiá-lo e enviá-lo ao seu parceiro de fabricação. Eles então o inserirão na impressora de jateamento de ligante. Então, uma lâmina ou rolo de recobrimento espalhará uma camada fina de pó sobre a plataforma de construção, e um carro com bicos de jato de tinta passará sobre o leito de pó, depositando gotas de agente ligante. Se você estiver criando uma peça colorida, a máquina também depositará tinta colorida durante esta etapa.

A plataforma de construção então baixará de acordo com a espessura da camada do seu modelo. A maioria dos modelos coloridos tem altura de camada de 100 mícrons, a maioria das peças metálicas tem altura de camada de 50 mícrons e a maioria dos materiais de molde de fundição em areia tem altura de camada entre 200 e 400 mícrons. Em seguida, a lâmina ou rolo recobrirá a superfície, e o processo se repetirá até sua peça estar completa. Seu engenheiro pode então curar sua peça para aumentar sua resistência, libertá-la suavemente do pó solto no leito de pó e limpá-la usando uma escova ou ar pressurizado.

Peças que acabaram de ser criadas usando jateamento de ligante estão em um estado verde e tipicamente têm alta porosidade e propriedades mecânicas ruins. Como tal, seu engenheiro pode adicionar algumas etapas de pós-processamento após a impressão, que variarão dependendo do material da sua peça. Por exemplo, uma peça metálica pode precisar ser sinterizada com um metal de baixo ponto de fusão como bronze. Se você tem uma peça colorida, seu engenheiro pode infiltrá-la com acrílico para melhorar sua vivacidade. Se você tem um núcleo ou molde de fundição em areia, nenhum processamento adicional é necessário.

Materiais comuns de jateamento de ligante

Materiais de jateamento de ligante se enquadram em três categorias — pó, areia e metal.

Arenito e pó PMMA

Como máquinas de impressão 3D por jateamento de ligante frequentemente têm cabeçotes de impressão secundários que adicionam cor enquanto o cabeçote primário adiciona o agente ligante, é fácil criar modelos coloridos usando pós de arenito ou polimetil metacrilato (PMMA). No entanto, as peças resultantes serão muito quebradiças — mesmo após o processamento — e são melhores usadas como modelos não funcionais como mapas topográficos ou figurinos.

Areia

Areia e areia de sílica são relativamente acessíveis, então são ótimas para criar moldes e núcleos de uso único. Não apenas o jateamento de ligante com areia permitirá que você crie geometrias complexas que seriam difíceis ou impossíveis de produzir com métodos tradicionais, mas você também poderá atingir uma precisão dimensional de ± 0,3 mm. Observe também que:

• Você não precisará de pós-processamento adicional.
• Espessuras de camada para núcleos e moldes de fundição em areia geralmente ficam entre 200 e 400 μm.
• Tamanhos de construção podem ser tão grandes quanto 2200 x 1200 x 600 mm.

Metal

O jateamento de ligante também é uma escolha popular para impressão 3D de metal. É até 10 vezes mais econômico que sinterização seletiva a laser (SLS) ou fusão seletiva a laser (SLM) e oferece tamanhos de construção relativamente grandes de até 800 x 500 x 400 mm. O jateamento de ligante também permite geometrias complexas, não requer estruturas de suporte e tem uma precisão dimensional de ± 0,2 mm.

O jateamento de ligante é compatível com aço, titânio, cromita, cobre e mais, mas você precisará fazer pós-processamento da sua peça para melhorar sua resistência, não importa qual metal use. Opções de pós-processamento incluem:

• Infiltração: A infiltração envolve colocar uma peça curada em um forno quente. Após o agente ligante ter queimado, a densidade da peça reduzirá para cerca de 60%. Seu engenheiro pode então preencher os vazios deixados para trás com bronze ou outro metal de baixo ponto de fusão até atingir pelo menos 90% de densidade. Peças infiltradas são relativamente fortes e têm boas propriedades mecânicas, mas serão cerca de 2% menores após a infiltração.

• Sinterização: Se você quer propriedades mecânicas ainda melhores, pode fazer sua peça metálica sinterizada. A sinterização envolve aquecer uma peça em um forno para assar seus ligantes e fundir suas partículas metálicas. Peças sinterizadas têm alta resistência à corrosão e 3% de porosidade, mas a desvantagem é que elas frequentemente encolhem cerca de 20% do seu tamanho inicial. Este encolhimento pode não ser uniforme, o que pode causar imprecisões pós-impressão, mesmo se seu design já contabilizou 20% de encolhimento.

Vantagens e desvantagens do jateamento de ligante

Quando você escolhe jateamento de ligante, você pode:

• Alcançar precisão dimensional relativamente alta: Como o jateamento de ligante ocorre em temperatura ambiente, você não precisa se preocupar com empenamento e sua peça permanecerá altamente dimensionalmente precisa. Se você está fazendo jateamento de ligante com metal, também não precisa se preocupar em aliviar tensões residuais durante o pós-processamento secundário. No entanto, você provavelmente notará encolhimento após a sinterização.

• Economizar dinheiro: Fazer jateamento de ligante de uma peça metálica é mais de dez vezes mais econômico que usar SLM ou SLS. Não apenas é mais acessível, mas também usa menos energia porque usa um agente ligante líquido em vez de laser. Além disso, pós cerâmicos e metálicos para jateamento de ligante são geralmente mais acessíveis do que pós para SLS e SLM. Da mesma forma, você pode produzir um protótipo colorido via jateamento de ligante por uma fração do que normalmente custaria produzir um via SLS, SLM ou jateamento de material.

• Dispensar estruturas de suporte: No jateamento de ligante, o pó não ligado fornece todo o suporte que sua peça precisa, eliminando a necessidade de estruturas de suporte e dando mais liberdade de design. Isso também significa tempos de pós-processamento mais curtos e menor consumo de material comparado a outras tecnologias de impressão 3D.

• Reduzir desperdício: 100% do pó não utilizado pode ser reutilizado para impressões futuras, ajudando você a economizar material e dinheiro. Em comparação, apenas 50% do pó usado por impressoras 3D SLS é reutilizável.

• Produzir rapidamente uma peça grande ou várias peças menores simultaneamente: Máquinas de jateamento de ligante têm volumes de construção de até 2200 x 1200 x 600 mm, o que significa que você pode produzir peças grandes ou construir simultaneamente várias menores.

No entanto, existem algumas desvantagens a considerar ao usar jateamento de ligante. Tenha em mente que:

• Peças de jateamento de ligante metálico terão propriedades mecânicas inferiores às suas contrapartes SLS devido à sua maior porosidade.
• O jateamento de ligante oferece uma seleção de materiais limitada comparada a outros processos de impressão 3D.
• Peças são quebradiças em seu estado verde, o que significa que você só pode imprimir detalhes grosseiros.
• A maioria das peças de jateamento de ligante requer pós-processamento, o que pode alongar significativamente os tempos de produção e introduzir imprecisões.

Impressão 3D com a Fast Radius

O jateamento de ligante é uma tecnologia rápida e acessível, ótima para impressões grandes e protótipos coloridos. O jateamento de ligante é o melhor processo para seu próximo projeto? Trabalhar com um parceiro de fabricação experiente pode ajudá-lo a tomar a decisão certa.

Na Fast Radius, nossa equipe de profissionais tem anos de experiência com as mais recentes tecnologias de impressão 3D. Podemos ajudar a otimizar seu design para impressão 3D, selecionar um material e método de impressão 3D que atenda às suas necessidades e muito mais. Entre em contato conosco hoje para começar.