Máquinas de inyección de carpetas:guía detallada de tipos, usos, beneficios y limitaciones

Cualquiera interesado en los beneficios y fantásticos resultados de la fabricación aditiva tiene una larga lista de métodos para elegir. Uno que vale la pena destacar en la mezcla es el Binder Jetting, que mezcla los mundos de líquidos y polvos para fabricar productos impresos para los sectores artístico, aeroespacial, médico e industrial (y más). 

Para aquellos que no están muy familiarizados con la inyección de aglutinante, entraremos en más detalles sobre lo que implica 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 que existen, pero más específicamente funciona mediante el uso de un cabezal de impresión industrial para combinar y unir un agente líquido y un polvo. Puede imprimir piezas de arena, metal, composite 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 un poco más en cómo funciona la inyección de aglutinante. Los pasos para imprimir una pieza con Binder Jetting son:

1. Primero, creará un archivo CAD de su diseño. Luego, esto se cortará y enviará instrucciones a la impresora de inyección de carpeta en la secuencia correcta. 
2. Luego, un rodillo cubrirá la plataforma de construcción con una capa delgada y uniforme de polvo.
3. A continuación, el cabezal de impresión se mueve y aplica el adhesivo aglutinante líquido en áreas específicas del polvo según la lima cortada del objeto. 
4. La plataforma de construcción luego se baja por el espesor de una capa. 
5. El rodillo extiende otra capa de polvo y se repiten los mismos pasos, dejando caer el agente aglutinante sobre partes específicas del polvo. Esto sucede capa por capa hasta que tengas el producto terminado.
6. Una vez terminado, el polvo que no se haya utilizado se sobrará y se limpiará de la plataforma de construcción.

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D Binder Jetting?

Estas son algunas de las ventajas de utilizar la impresión por inyección de carpetas frente a otros métodos:

• Capaz de crear construcciones con dimensiones precisas
• Funciona a temperatura ambiente (lo que ayuda a reducir las deformaciones y las tensiones residuales
• Puedes crear construcciones grandes y pequeñas con BJ
• Es mucho más rápido en comparación con otras técnicas de impresión 3D
• Es más asequible y energéticamente más eficiente que los modelos láser
• Materiales como la cerámica y los polvos metálicos tienden a ser más baratos
• El polvo sin aglutinar sirve como soporte natural y proporciona más flexibilidad y menos desperdicio
• Cualquier polvo no utilizado se puede reutilizar para futuros trabajos de impresión

¿Cuáles son las desventajas de la impresión 3D Binder Jetting?

Aunque tiene una lista decente de ventajas, también hay algunas desventajas que debes tener en cuenta con la inyección de aglutinante: 

• Las construcciones metálicas realizadas con inyección de aglutinante pueden tener una mayor porosidad y menores propiedades mecánicas
• No siempre es una opción para las piezas estructurales
• En su estado "verde", las piezas pueden ser quebradizas
• Casi siempre se requiere posprocesamiento, lo que alarga el tiempo
• La inyección de aglutinante suele tener una resolución más baja que otros métodos de impresión 3D

¿Cuál es el proceso de Binder Jetting (BJ)?

Los pasos para imprimir una pieza con Binder Jetting son los siguientes:

1. Cree y corte un archivo CAD de la pieza. Luego, este archivo se utiliza para enviar instrucciones a la impresora en la secuencia correcta para la pieza que se va a imprimir. 
2. La plataforma de construcción está cubierta con una fina capa de material en polvo, que se distribuye uniformemente mediante un rodillo. 
3. El cabezal de impresión aplica el adhesivo aglutinante selectivamente sobre el polvo donde es necesario, según la lima cortada del objeto. 
4. La plataforma de construcción luego se baja por el espesor de una capa. 
5. Se extiende otra capa de polvo sobre la capa anterior. Luego, las partículas de polvo se unen mediante el aglutinante líquido, formando el objeto. Este proceso se repite capa por capa hasta crear el objeto completo.
6. El polvo suelto permanece alrededor del objeto. Esto se elimina en los pasos posteriores al procesamiento.

¿Cuáles son los tipos de Binder Jetting (BJ)?

El tipo de máquina de inyección de aglutinante que utilizará depende del agente aglutinante y del polvo que se utilicen. Algunos tipos comunes de aglutinantes utilizados en la inyección de aglutinantes incluyen:

Aglutinantes poliméricos

Los aglutinantes poliméricos suelen combinarse con polvos cerámicos y pueden eliminarse mediante tratamiento térmico. Tienen una viscosidad más baja y se aplican con bastante facilidad mediante impresión BJ. 

Aglutinantes a base de agua

Encontrarás estos aglutinantes trabajando en conjunto con arena u otros polvos minerales. Son más respetuosos con el medio ambiente y se pueden eliminar fácilmente mediante secado o sinterización.

Aglutinantes a base de disolvente

Los aglutinantes a base de solventes funcionan mejor con polvos metálicos y cerámicos, y se pueden eliminar mediante un proceso llamado acertadamente desaglutinante con solventes. Tienen un alto contenido de sólidos y son muy fáciles de aplicar sobre la cama.

Aglutinante de furano

Los aglutinantes de furano se crean con alcohol furfurílico y, a menudo, se utilizan con polvos de arena para fabricar moldes y núcleos para fundición, especialmente diseños más complejos. Tienen buena resistencia mecánica y estabilidad térmica y pueden curarse mediante calor o catalizadores ácidos. Puedes quitar los moldes de la fundición con bastante facilidad. 

Aglutinante de silicato

Hechos de silicato de sodio o silicato de potasio, estos aglutinantes son otra opción cuando se trata de fundición y funcionan bien con polvos de arena (y son excelentes para metales ferrosos una vez que se ha fabricado el molde). Tienen buenas propiedades refractarias y no tienen problemas con las altas temperaturas. Se curan mediante secado o añadiendo un catalizador ácido. 

Aglomerante fenólico

Otra opción para la fundición son los aglutinantes fenólicos (elaborados a partir de resinas de fenol-formaldehído). Tienen buena resistencia mecánica y estabilidad dimensional y pueden curarse con calor. Son fantásticos si necesitas productos de alta resistencia y altas temperaturas.

Aglutinante UV

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

¿Qué materiales se pueden utilizar para Binder Jetting (BJ)?

Hay muchos materiales que puede utilizar para la inyección de aglutinante. Aquí hay un resumen de los tipos principales:

• Metales: Acero inoxidable, titanio, aluminio y cobre, que crean piezas de alta resistencia y durabilidad. 
• Cerámica: Azulejos, sanitarios y aislantes, utilizando materiales como alúmina, circonio y carburo de silicio.
• Arena: Mezclado con un aglutinante (como furano, silicato o fenólico) para fabricar moldes y núcleos para fundición. 
• Plásticos: Polvos como poliamida, polipropileno y policarbonato para fabricar bienes de consumo o piezas para las industrias automotriz y médica.
• Compuestos: Fibra de carbono y fibra de vidrio mezcladas con un aglutinante polimérico.

Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre materiales de impresión 3D.

¿Cuáles son ejemplos de impresión 3D Binder Jetting?

A continuación se muestran algunos ejemplos de sistemas de impresión 3D con inyección de aglutinante:

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

¿Cuáles son las aplicaciones del Binder Jetting?

Hay muchísimos usos para este tipo de impresión 3D, y esta lista condensada solo cubre una pequeña parte de ellos:

• Prototipos
• Componentes aeroespaciales 
• Patrones de casting 
• Joyas
• Objetos decorativos a todo color
• Núcleos y moldes
• Herramientas

Preguntas frecuentes sobre Binder Jetting

¿Cuánto cuesta el Binder Jetting?

Normalmente, las máquinas de inyección de aglomerante cuestan más de 100.000 dólares. Para los propietarios de empresas y fabricantes, esto suele resultar bastante económico, ya que estas impresoras no consumen tanta energía y utilizan materiales más baratos.

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

Sí, de hecho, la inyección de aglutinante suele considerarse la tecnología de impresión 3D más rápida. Puede producir grandes volúmenes en un período de tiempo más corto sin perder precisión.

¿Requiere soporte la impresión 3D Binder Jetting?

No, la inyección de aglutinante normalmente no necesita ningún tipo de estructuras de soporte adicionales porque el polvo que se aplica sobre la cama de impresión ya las ofrece. Esto significa que se pueden imprimir varias piezas al mismo tiempo en el mismo lecho de polvo, lo que es ideal para la producción por lotes de baja a media.

¿El Binder Jetting solo funciona con metales?

No, la inyección de aglutinante funciona con muchos más materiales además de los metales. También puedes imprimir con arena, cerámica y algunos polímeros.

Kat de Naoum

Kat de Naoum es una escritora, autora, editora y especialista en contenido del Reino Unido con más de 20 años de experiencia en escritura. Kat tiene experiencia escribiendo para una variedad de organizaciones técnicas y de fabricación y ama el mundo de la ingeniería. Además de escribir, Kat fue asistente legal durante casi 10 años, siete de los cuales estuvieron en finanzas navales. Ha escrito para muchas publicaciones, tanto impresas como en línea. Kat tiene una licenciatura en literatura y filosofía inglesas y una maestría en escritura creativa de la Universidad de Kingston.

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