Máquinas de Binder Jetting: guía detallada de tipos, usos, beneficios y limitaciones

Cualquiera interesado en los beneficios y resultados fantásticos de la fabricación aditiva tiene una larga lista de métodos para elegir. Uno que vale la pena notar es el binder jetting (chorro de aglutinante), que mezcla los mundos de líquidos y polvos para hacer productos impresos para sectores de arte, aeroespacial, médico e industrial (y más).

Para quienes no están familiarizados con binder jetting, entraremos en más detalle sobre en qué consiste el proceso, sus ventajas y desventajas, y para qué aplicaciones suele ser mejor.

¿Qué es Binder Jetting (BJ)?

Binder jetting (o BJ) es una de las muchas tecnologías de impresión 3D, pero más específicamente funciona usando un cabezal de impresión industrial para combinar y unir un agente líquido y polvo. Puede imprimir piezas de arena, metal, compuestos y cerámica de esta manera y es perfectamente capaz de crear construcciones de alta calidad. Dos ejemplos de sistemas, máquinas y software que existen son ProJet MJP 5600 de 3D Systems y J5 MediJet de Stratasys.

¿Cómo funciona Binder Jetting (BJ)?

Profundicemos en cómo funciona binder jetting. Los pasos para imprimir una pieza con binder jetting son:

1. Primero, creará un archivo CAD de su diseño. Este se cortará (slicing) y enviará instrucciones a la impresora binder jetting en la secuencia correcta.
2. Luego, un rodillo cubrirá la plataforma de construcción con una capa fina y uniforme de polvo.
3. Luego, el cabezal de impresión se mueve alrededor, aplicando el adhesivo líquido aglutinante en áreas específicas del polvo basándose en el archivo cortado del objeto.
4. La plataforma de construcción se baja entonces por el espesor de una capa.
5. Otra capa de polvo es esparcida por el rodillo y los mismos pasos ocurren de nuevo, con el agente aglutinante depositado en partes específicas del polvo. Esto sucede capa por capa hasta tener su producto terminado.
6. Una vez terminado, cualquier polvo no usado quedará sobrante y se limpiará de la plataforma de construcción.

Ventajas de la impresión 3D Binder Jetting

Aquí hay algunas ventajas de usar impresión binder jetting sobre otros métodos:

• Capaz de crear construcciones con dimensiones precisas
• Funciona a temperatura ambiente (lo que ayuda a reducir warping y tensiones residuales)
• Puede crear construcciones tanto grandes como pequeñas con BJ
• Es mucho más rápido comparado con otras técnicas de impresión 3D
• Es más asequible y eficiente energéticamente que modelos láser
• Materiales como polvos cerámicos y metálicos tienden a ser más baratos
• El polvo no unido sirve como soporte natural y da más flexibilidad y menos desperdicio
• Cualquier polvo no usado puede reutilizarse para futuros trabajos de impresión

Desventajas de la impresión 3D Binder Jetting

Aunque tiene una lista decente de ventajas, también hay algunos inconvenientes a tener en cuenta con binder jetting:

• Construcciones metálicas hechas con binder jetting pueden tener mayor porosidad y propiedades mecánicas inferiores
• No siempre es opción para piezas estructurales
• En su estado "verde", las piezas pueden ser frágiles
• Post-procesado casi siempre requerido, lo que alarga el plazo
• Binder jetting suele ser de menor resolución que otros métodos de impresión 3D

Proceso de Binder Jetting (BJ)

Los pasos para imprimir una pieza con binder jetting son los siguientes:

1. Crear y cortar un archivo CAD de la pieza. Este archivo se usa para enviar instrucciones a la impresora en la secuencia correcta para que la pieza se imprima.
2. La plataforma de construcción se cubre con una capa fina de material en polvo, distribuida uniformemente usando un rodillo.
3. El cabezal de impresión aplica el adhesivo aglutinante selectivamente sobre el polvo donde se necesita, basándose en el archivo cortado del objeto.
4. La plataforma de construcción se baja entonces por el espesor de una capa.
5. Otra capa de polvo se extiende sobre la capa anterior. Las partículas de polvo se unen por el aglutinante líquido, formando el objeto. Este proceso se repite capa por capa hasta crear el objeto entero.
6. Cualquier polvo no unido permanece en su lugar alrededor del objeto. Esto se elimina en los pasos de post-procesado.

Tipos de Binder Jetting (BJ)

El tipo de máquina binder jetting que usará depende de qué aglutinante y polvo se usen. Algunos tipos comunes de aglutinantes usados en binder jetting incluyen:

Aglutinantes poliméricos

Los aglutinantes poliméricos usualmente se emparejan con polvos cerámicos y pueden removerse con tratamiento térmico. Tienen viscosidad más baja y se aplican fácilmente a través de impresión BJ.

Aglutinantes base agua

Encontrará estos aglutinantes trabajando en tándem con arena u otros polvos minerales. Son más ecológicos y pueden removerse fácilmente mediante secado o sinterizado.

Aglutinantes base solvente

Los aglutinantes base solvente funcionan mejor con polvos metálicos y cerámicos, y pueden removerse mediante un proceso llamado desaglutinado por solvente. Tienen alto contenido de sólidos y son fáciles de aplicar a la cama.

Aglutinante furano

Los aglutinantes furanos se crean con alcohol furfurílico y a menudo se usan con polvos de arena para hacer moldes y núcleos para fundición, especialmente diseños más complejos. Tienen buena resistencia mecánica y estabilidad térmica y pueden curarse por calor o catalizadores ácidos. Puede desmoldear los moldes bastante fácilmente de la fundición.

Aglutinante silicato

Hechos de silicato de sodio o silicato de potasio, estos aglutinantes son otra opción para fundición y funcionan bien con polvos de arena (y son geniales para metales ferrosos una vez hecho el molde). Tienen buenas propiedades refractarias y no tienen problema con altas temperaturas. Se curan mediante secado o añadiendo catalizador ácido.

Aglutinante fenólico

Otra opción para propósitos de fundición son aglutinantes fenólicos (hechos de resinas fenol-formaldehído). Tienen buena resistencia mecánica y estabilidad dimensional y pueden curarse por calor. Son fantásticos si necesita productos de alta resistencia y alta temperatura.

Aglutinante UV

Necesitará acceso a luz UV para este tipo de aglutinante y no funcionan con muchos materiales (resinas fotopoliméricas son mejores), pero producen piezas de alta resolución y complejas.

¿Qué materiales pueden usarse para Binder Jetting (BJ)?

Hay muchos materiales que puede usar para binder jetting. Aquí un resumen de los tipos principales:

• Metales: Acero inoxidable, titanio, aluminio y cobre, que crean piezas con alta resistencia y durabilidad.
• Cerámicas: Baldosas, artículos sanitarios y aislantes, usando materiales como alúmina, circonia y carburo de silicio.
• Arena: Mezclada con aglutinante (como furano, silicato o fenólico) para hacer moldes y núcleos para fundición en fundición.
• Plásticos: Polvos como poliamida, polipropileno y policarbonato para hacer bienes de consumo o piezas para industrias automotriz y médica.
• Compuestos: Fibra de carbono y fibra de vidrio mezcladas con aglutinante polimérico.

Para más información, vea nuestra guía completa sobre Materiales de Impresión 3D.

Ejemplos de impresión 3D Binder Jetting

A continuación algunos ejemplos de sistemas de impresión 3D binder jetting:

1. ProJet MJP 5600 de 3D Systems.
2. J5 MediJet de Stratasys.

Aplicaciones de Binder Jetting

Hay tantos usos para este tipo de impresión 3D, y esta lista condensada solo cubre una pequeña porción:

• Prototipos
• Componentes aeroespaciales
• Patrones de fundición
• Joyería
• Objetos decorativos a color completo
• Núcleos y moldes
• Utillaje

Preguntas frecuentes sobre Binder Jetting

¿Cuánto cuesta Binder Jetting?

Típicamente, las máquinas binder jetting cuestan más de $100,000. Para dueños de negocios y fabricantes esto a menudo es bastante económico ya que estas impresoras no usan tanta energía y usan materiales más baratos.

¿Es Binder Jetting un proceso rápido de impresión 3D?

Sí, de hecho, binder jetting a menudo se considera la tecnología de impresión 3D más rápida. Puede producir altos volúmenes en menos tiempo sin perder precisión.

¿Requiere Binder Jetting soportes?

No, binder jetting típicamente no necesita estructuras de soporte adicionales porque el polvo enrollado en la cama de impresión ya ofrece esto. Esto significa que varias piezas pueden imprimirse al mismo tiempo en la misma cama de polvo, ideal para producción en lotes bajos a medianos.

¿Binder Jetting solo funciona con metales?

No, binder jetting funciona con muchos más materiales que solo metales. También puede imprimir con arena, cerámicas y algunos polímeros.

Kat de Naoum

Kat de Naoum es escritora, autora, editora y especialista en contenido del Reino Unido con más de 20 años de experiencia escribiendo. Kat tiene experiencia escribiendo para una variedad de organizaciones manufactureras y técnicas y ama el mundo de la ingeniería. Además de escribir, Kat fue paralegal casi 10 años, siete de ellos en finanzas navieras. Ha escrito para muchas publicaciones, tanto impresas como online. Kat tiene una licenciatura en literatura inglesa y filosofía, y un máster en escritura creativa de la Universidad Kingston.

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