Una descripción general de la inyección de aglomerante

¿Qué es la inyección de aglomerante? En 1993, el Instituto de Tecnología de Massachusetts desarrolló esta forma de impresión 3D de inyección de tinta en lecho de polvo para imprimir piezas complejas a partir de una variedad de materiales. Hoy en día, existen aplicaciones de chorro de aglomerante en varias industrias, y puede crear de todo, desde piezas de metal hasta núcleos grandes de fundición en arena y prototipos a todo color. La inyección de aglutinante es rápida y rentable, pero muchos equipos de productos no están familiarizados con este proceso de fabricación. Esto es lo que necesita saber.

¿Qué es la inyección de aglomerante?

Mientras que muchos otros métodos de impresión 3D utilizan una sola boquilla o láser para crear piezas capa por capa, el chorro de aglutinante rocía aglutinante líquido sobre una capa de polvo. De hecho, el proceso de impresión 3D de inyección de aglutinante es similar a cómo una impresora 2D agrega tinta al papel. Se utiliza principalmente para imprimir metal, arena y cerámica y es conocida por su velocidad, asequibilidad y capacidad para imprimir piezas grandes.

Para comenzar el proceso de inyección de aglutinante, deberá crear un modelo digital de su pieza, cortarla y enviarla a su socio de fabricación. Luego lo ingresarán en la impresora de inyección de aglomerante. Luego, una cuchilla o rodillo de recubrimiento extenderá una capa delgada de polvo sobre la plataforma de construcción, y un carro con boquillas de inyección de tinta pasará sobre el lecho de polvo, depositando gotas de agente aglutinante. Si está creando una pieza a todo color, la máquina también depositará tinta de color durante este paso.

La plataforma de construcción bajará de acuerdo con el grosor de la capa de su modelo. La mayoría de los modelos a todo color tienen una altura de capa de 100 micras, la mayoría de las piezas de metal tienen una altura de capa de 50 micras y la mayoría de los materiales para moldes de arena tienen una altura de capa de entre 200 y 400 micras. A continuación, la cuchilla o el rodillo volverán a cubrir la superficie y el proceso se repetirá hasta que la pieza esté completa. Luego, su ingeniero puede curar su pieza para aumentar su resistencia, liberarla suavemente del polvo suelto en su cama de polvo y limpiarla con un cepillo o aire a presión.

Las piezas que acaban de crearse mediante inyección de aglomerante están en un estado verde y, por lo general, tienen una alta porosidad y malas propiedades mecánicas. Como tal, su ingeniero podría agregar algunos pasos de posprocesamiento después de la impresión, que variarán según el material de su pieza. Por ejemplo, es posible que sea necesario sinterizar una pieza de metal con un metal de baja temperatura de fusión como el bronce. Si tiene una parte a todo color, su ingeniero podría infiltrarla con acrílico para mejorar su vitalidad. Si tiene un núcleo o molde de fundición en arena, no se requiere ningún procesamiento adicional.

Materiales comunes para inyección de aglutinantes

Los materiales de inyección de aglomerante se dividen en tres categorías:polvo, arena y metal.

Polvo de arenisca y PMMA

Dado que las máquinas de impresión 3D de inyección de aglutinante a menudo tienen cabezales de impresión secundarios que agregan color a medida que el cabezal de impresión principal agrega el agente aglutinante, es fácil crear modelos a todo color utilizando polvos de arenisca o polimetilmetacrilato (PMMA). Sin embargo, las partes resultantes serán muy frágiles, incluso después del procesamiento, y se utilizan mejor como modelos no funcionales, como mapas topográficos o figuras.

Arena

La arena y la arena de sílice son relativamente asequibles, por lo que son excelentes para crear moldes y núcleos de un solo uso. La arena de chorro de aglomerante no solo le permitirá crear geometrías complejas que serían difíciles o imposibles de producir con los métodos tradicionales, sino que también podrá lograr una precisión dimensional de ± 0,3 mm. Además, tenga en cuenta que:

• No necesitará procesamiento posterior adicional.
• Los espesores de capa para machos y moldes de fundición en arena suelen estar entre 200 y 400 μm.
• Los tamaños de construcción pueden ser tan grandes como 2200 x 1200 x 600 mm.

Metal

La inyección de aglomerante también es una opción popular para la impresión 3D de metal. Es hasta 10 veces más económico que la sinterización selectiva por láser (SLS) o la fusión selectiva por láser (SLM) y ofrece tamaños de construcción relativamente grandes de hasta 800 x 500 x 400 mm. La inyección de aglomerante también permite geometrías complejas, no requiere estructuras de soporte y tiene una precisión dimensional de ± 0,2 mm.

La inyección de aglutinante es compatible con acero, titanio, cromita, cobre y más, pero deberá procesar su pieza posteriormente para mejorar su resistencia sin importar el metal que utilice. Las opciones de posprocesamiento incluyen:

• Infiltración: La infiltración implica colocar una pieza curada en un horno caliente. Después de que el agente aglutinante se haya quemado, la densidad de la pieza se reducirá a alrededor del 60 %. Luego, su ingeniero puede llenar los vacíos que quedan con bronce u otro metal de baja temperatura de fusión hasta que alcance al menos el 90% de densidad. Las partes infiltradas son relativamente fuertes y tienen buenas propiedades mecánicas, pero serán alrededor de un 2 % más pequeñas después de la infiltración.

• Sinterización: Si desea propiedades mecánicas aún mejores, puede sinterizar su pieza de metal. La sinterización implica calentar una pieza en un horno para eliminar sus aglutinantes y fusionar sus partículas de metal. Las piezas sinterizadas tienen una alta resistencia a la corrosión y una porosidad del 3 %, pero el inconveniente es que a menudo se encogen alrededor del 20 % de su tamaño inicial. Es posible que esta contracción no sea uniforme, lo que puede causar imprecisiones posteriores a la impresión, incluso si su diseño ya representó una contracción del 20 %.

Ventajas y desventajas del chorro de aglomerante

Cuando elige la inyección de aglomerante, puede:

• Consiga una precisión dimensional relativamente alta: Dado que el chorro de aglutinante se produce a temperatura ambiente, no es necesario que se preocupe por la deformación y su pieza seguirá teniendo una gran precisión dimensional. Si está inyectando aglutinante con metal, tampoco necesita preocuparse por aliviar las tensiones residuales durante el posprocesamiento secundario. Sin embargo, probablemente notará una contracción después de la sinterización.

• Ahorre dinero: La inyección de aglutinante en una pieza metálica es más de diez veces más económica que usar SLM o SLS. No solo es más asequible, sino que también usa menos energía porque usa un agente aglutinante líquido en lugar de un láser. Además, los polvos metálicos y cerámicos para inyección de aglomerante suelen ser más asequibles que los polvos para SLS y SLM. Del mismo modo, puede producir un prototipo a todo color mediante inyección de aglomerante por una fracción de lo que normalmente costaría producir uno mediante SLS, SLM o inyección de material.

• Renunciar a las estructuras de apoyo: En la inyección de aglomerante, el polvo sin aglomerar brinda todo el soporte que necesita su pieza, eliminando la necesidad de estructuras de soporte y brindándole más libertad de diseño. Esto también significa tiempos de posprocesamiento más cortos y menos consumo de material en comparación con otras tecnologías de impresión 3D.

• Reduzca el desperdicio: El 100 % del polvo no utilizado se puede reutilizar para futuras impresiones, lo que le ayuda a ahorrar material y dinero. En comparación, solo el 50 % del polvo utilizado por las impresoras 3D SLS es reutilizable.

• Produzca rápidamente una pieza grande o varias piezas más pequeñas simultáneamente: Las máquinas de chorro de aglomerante tienen volúmenes de construcción de hasta 2200 x 1200 x 600 mm, lo que significa que puede producir piezas grandes o construir simultáneamente varias piezas más pequeñas.

Sin embargo, existen algunas desventajas que se deben tener en cuenta cuando se utiliza el chorro de aglomerante. Tenga en cuenta que:

• Las piezas de chorro de aglutinante metálico tendrán propiedades mecánicas más bajas que sus contrapartes SLS debido a su mayor porosidad.
• La inyección de aglomerante ofrece una selección de materiales limitada en comparación con otros procesos de impresión 3D.
• Las piezas son frágiles en su estado verde, lo que significa que solo puede imprimir detalles aproximados.
• La mayoría de las piezas inyectadas con aglutinante requieren un procesamiento posterior, lo que puede prolongar significativamente los tiempos de producción e introducir imprecisiones.

Impresión 3D con Fast Radius

La inyección de aglomerante es una tecnología rápida y asequible que resulta excelente para impresiones grandes y prototipos a todo color. ¿La inyección de aglomerante es el mejor proceso para su próximo proyecto? Trabajar con un socio de fabricación experimentado puede ayudarlo a tomar la decisión correcta.

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