پرینت سه بعدی بایندر جت (Binder Jetting) چیست؟
پرینت سه بعدی بایندر جت، قطعه را با پاشیدن چسب مایع روی لایههای نازک پودر فلز، ماسه یا سرامیک میسازد؛ بدون لیزر، بدون ذوب هنگام چاپ و بدون ساپورت. در این راهنما می‌خوانید بایندر جت چطور کار میکند، چه انواعی دارد، چه پس‌پردازشی می‌خواهد و کجا بهترین انتخاب است.
- 4نوع اصلی بایندر جت
- 0ساپورت؛ پودر نگهدارندهٔ قطعه است
- 0لیزر یا ذوب هنگام چاپ
- 5جایگزین در مادا تکنولوژی
پرینت سه بعدی بایندر جت چیست؟
پرینت سه بعدی بایندر جت (Binder Jetting) روشی از ساخت افزایشی است که در آن لایه‌ای نازک از پودر روی بستر ساخت پخش میشود و هدی شبیه هد چاپگر جوهرافشان، چسب مایع (بایندر) را فقط روی مقطع قطعه می‌پاشد. با تکرار لایه‌ها، قطعه‌ای «خام» شکل می‌گیرد که سپس با پخت، تفجوشی یا نفوذ مواد به استحکام نهایی میرسد.
برخلاف روش‌های ذوب بستر پودر مانند SLM و SLS، در بایندر جت هنگام چاپ هیچ ذوبی رخ نمیدهد و قطعه در دمای محیط ساخته میشود. پودر چسبنخورده نقش ساپورت را دارد، برای همین میتوان قطعات زیادی را در کل حجم دستگاه چید و همزمان ساخت. این فناوری با نام‌های بایندر جتینگ و پرینت با چسب پاششی هم شناخته میشود.
- مادهٔ اولیه
- پودر فلز، ماسه، سرامیک یا گچ و پلیمر
- روش ساخت
- پاشش چسب روی بستر پودر، لایهبهلایه
- مزیت اصلی
- سرعت و تیراژ بالا، بدون ساپورت و بدون تنش حرارتی چاپ
- محدودیت اصلی
- قطعهٔ خام شکننده و انقباض هنگام تفجوشی
تاریخچهٔ کوتاه بایندر جت
- اوایل دههٔ 1990
فرایند چاپ سه بعدی با پاشش چسب روی پودر در دانشگاه MIT ابداع و ثبت شد.
- دهه‌های 1990 و 2000
دستگاه‌های تجاری برای مدل‌های رنگی، قالب‌های ماسهای ریختهگری و قطعات فلزی با نفوذ برنز وارد بازار شدند.
- دههٔ 2010 تا امروز
نسل‌های تازهٔ بایندر جت فلزی با تفجوشی، برای تولید دسته‌ای قطعات فلزی کوچک و متوسط توسعه یافتند.
پرینت سه بعدی بایندر جت چگونه کار میکند؟
ساخت در دمای محیط و لایهبهلایه انجام میشود و استحکام نهایی در مرحلهٔ پس‌پردازش به دست می‌آید.
- 1
پخش لایهٔ پودر
تیغه یا غلتک، لایه‌ای نازک و یکنواخت از پودر فلز، ماسه یا سرامیک روی بستر ساخت پخش میکند.
- 2
پاشش چسب
هد جوهرافشان، چسب مایع را فقط روی نواحی مقطع همان لایه طبق فایل سه بعدی می‌پاشد؛ بدون لیزر و بدون ذوب.
- 3
تکرار لایه‌ها
بستر به اندازهٔ یک لایه پایین می‌رود و چرخه تا تکمیل قطعه یا همهٔ قطعات چیده‌شده در حجم دستگاه تکرار میشود.
- 4
پخت و پس‌پردازش
چسب پخت میشود، قطعهٔ خام از پودر بیرون می‌آید و بسته به ماده، تفجوشی، نفوذ مواد یا پرداخت میشود تا به خواص نهایی برسد.
انواع پرینت سه بعدی بایندر جت
بایندر جت بر اساس پودر و کاربرد به چهار گروه اصلی تقسیم میشود.
بایندر جت فلزی
پودر فلزهایی مانند فولاد ضدزنگ، فولاد ابزار، مس و برخی سوپرآلیاژها؛ قطعهٔ خام پس از چاپ در کوره تفجوشی میشود و به قطعهٔ فلزی متراکم تبدیل میشود.
- کاربرد اصلی
- تولید دسته‌ای قطعات فلزی کوچک و متوسط
بایندر جت ماسهای
ماسهٔ ریختهگری با چسب مخصوص؛ خروجی، خود قالب و ماهیچهٔ ریختهگری است و بدون ساخت مدل و جعبهماهیچه آمادهٔ ذوب‌ریزی میشود.
- کاربرد اصلی
- قالب و ماهیچهٔ ریختهگری ماسهای
بایندر جت سرامیکی
پودرهای سرامیکی که پس از چاپ پخت و تفجوشی میشوند؛ برای قطعات مقاوم به حرارت و هسته‌های ریختهگری.
- کاربرد اصلی
- قطعات و هسته‌های سرامیکی
بایندر جت رنگی
پودر گچ یا پلیمر که همزمان با چسب، جوهر رنگی هم دریافت میکند؛ مدل تمامرنگی ساخته میشود، اما استحکامش برای قطعهٔ کاربردی کافی نیست.
- کاربرد اصلی
- ماکت و مدل نمایشی تمامرنگی
مواد پرینت سه بعدی بایندر جت
تقریباً هر پودری که بتوان آن را لایه‌لایه پخش کرد و با چسب به هم چسباند، در بایندر جت قابل استفاده است؛ این‌ها رایج‌ترین مواد هستند.
| ماده | نوع | کاربرد |
|---|---|---|
| فولاد ضدزنگ | فلزی | قطعات صنعتی و مصرفی مقاوم به خوردگی؛ پرکاربردترین مادهٔ بایندر جت فلزی |
| فولاد ابزار | فلزی | ابزار، قالب‌های کوچک و قطعات مقاوم به سایش |
| مس | فلزی | قطعات رسانای الکتریکی و حرارتی |
| سوپرآلیاژهای پایهٔ نیکل | فلزی | قطعات مقاوم به حرارت و خوردگی |
| ماسهٔ ریختهگری | ماسهای | قالب و ماهیچهٔ ریختهگری فلزات |
| سرامیک‌های فنی | سرامیکی | هسته‌های ریختهگری دقیق و قطعات مقاوم به حرارت |
| گچ و پودرهای رنگی | رنگی | ماکت و مدل‌های نمایشی تمامرنگی |
پس‌پردازش قطعات بایندر جت
در بایندر جت، پس‌پردازش بخش اصلی رسیدن به قطعهٔ نهایی است، نه یک مرحلهٔ جانبی.
- 1
پخت چسب
کل بستر پودر گرم میشود تا چسب سخت شود و قطعهٔ خام بتواند جابه‌جا شود.
- 2
پودرزدایی
قطعهٔ خام که هنوز شکننده است با دقت از دل پودر بیرون آورده و تمیز میشود؛ پودر اضافه بازیابی میشود.
- 3
تفجوشی یا نفوذ
قطعهٔ فلزی در کوره تفجوشی میشود و چگالی می‌گیرد؛ در روش قدیمی‌تر، حفره‌ها با فلزی مانند برنز پر میشوند. قطعهٔ ماسهای همین‌جا آمادهٔ ریختهگری است.
- 4
پرداخت و ماشینکاری
سطح قطعه پرداخت میشود و سطوح دقیق در صورت نیاز ماشینکاری میشوند.
مزایای پرینت سه بعدی بایندر جت
سرعت و تیراژ بالا
کل لایه با هد چندنازله پوشش داده میشود و ده‌ها قطعه در یک نوبت ساخته میشوند.
بدون ساپورت
پودر اطراف قطعه نگهدارندهٔ آن است؛ هندسهٔ آزاد و چیدمان فشرده در کل حجم دستگاه ممکن است.
بدون تنش حرارتی چاپ
چاپ در دمای محیط انجام میشود و تاب‌برداشتن ناشی از ذوب و انجماد هنگام چاپ رخ نمیدهد.
تنوع پودر
فلز، ماسه، سرامیک و پودرهای رنگی؛ هر کدام برای کاربرد خاص خود.
هزینهٔ کمتر در تیراژ
در تولید دسته‌ای، هزینهٔ هر قطعه فلزی می‌تواند از روش‌های لیزری کمتر باشد.
ریختهگری بدون مدل
قالب و ماهیچهٔ ماسهای مستقیم از فایل ساخته میشود و ساخت مدل و جعبهماهیچه حذف میشود.
محدودیت‌های پرینت سه بعدی بایندر جت
قطعهٔ خام شکننده
قطعه پیش از پخت و تفجوشی شکننده است و جابه‌جایی و پودرزدایی آن دقت می‌خواهد.
انقباض در تفجوشی
قطعهٔ فلزی هنگام تفجوشی بهطور قابلتوجهی کوچک میشود؛ این انقباض باید در طراحی و آمادهسازی فایل جبران شود.
تخلخل و چگالی
بسته به ماده و فرایند، ممکن است تخلخل باقی بماند و چگالی و استحکام از قطعات ذوب کامل کمتر شود.
قطعات بزرگ و دیواره‌های نازک
قطعات بزرگ و دیواره‌های نازک هنگام تفجوشی ممکن است تاب بردارند یا تغییر شکل دهند.
کیفیت سطح
سطح قطعه دانه‌دار است و برای سطوح دقیق یا صاف، پرداخت یا ماشینکاری لازم است.
دسترس‌پذیری
دستگاه‌ها و مواد صنعتی بایندر جت گران‌اند و این فناوری هنوز به گستردگی روش‌های دیگر در دسترس نیست.
نکات طراحی قطعه برای بایندر جت
ضخامت دیواره
قطعهٔ خام شکننده است؛ دیواره‌ها را آن‌قدر ضخیم طراحی کنید که پودرزدایی و جابه‌جایی را تحمل کنند.
مسیر خروج پودر
در حفره‌ها و کانال‌های داخلی، سوراخ‌هایی برای خروج پودر چسبنخورده بگذارید.
جبران انقباض
در قطعات فلزی، انقباض تفجوشی در ابعاد فایل جبران میشود؛ ابعاد بحرانی را از ابتدا مشخص کنید.
قطعات بلند و نازک
بخش‌های بلند، نازک و آویزان ممکن است در کوره خم شوند؛ هندسه را برای تحمل وزن خودش در دمای بالا طراحی کنید.
سطوح دقیق
برای سطوحی که تلرانس دقیق می‌خواهند، اضافه‌تراش ماشینکاری در نظر بگیرید.
کاربردهای پرینت سه بعدی بایندر جت
قالب و ماهیچهٔ ریختهگری
قالب‌ها و ماهیچه‌های ماسهای پیچیده بدون ابزار سنتی، برای کاهش زمان آمادهسازی ریختهگری.
قطعات فلزی دسته‌ای
قطعات فلزی کوچک و متوسط در تیراژ پایین تا متوسط، برای صنایع خودرو، ماشین‌آلات و کالای مصرفی.
قطعات مقاوم به حرارت و خوردگی
قطعات از فولاد ضدزنگ یا سوپرآلیاژها برای شرایط کاری سخت.
ابزار و فیکسچر
ابزار کمکی و فیکسچرهای فلزی سفارشی برای خطوط تولید.
ماکت‌های تمامرنگی
مدل‌های نمایشی، معماری و آموزشی با رنگ کامل.
قطعات سرامیکی
هسته‌های ریختهگری دقیق و قطعات سرامیکی مقاوم به حرارت.
بایندر جت در مقایسه با SLM، SLS و FDM
| ویژگی | بایندر جت | SLM | SLS | FDM |
|---|---|---|---|---|
| منبع انرژی هنگام چاپ | ندارد؛ چسب پاششی | لیزر؛ ذوب کامل فلز | لیزر؛ ذوب پودر پلیمر | نازل داغ؛ ذوب فیلامنت |
| ساپورت | ندارد | لازم است | ندارد | برای شیب‌های تند |
| ماده | فلز، ماسه، سرامیک، گچ | فلز | پلیمر | فیلامنت ترموپلاستیک |
| پس‌پردازش اصلی | پخت و تفجوشی یا نفوذ | تنش‌گیری و حذف ساپورت | پودرزدایی | جدا کردن ساپورت |
| چگالی و استحکام فلز | خوب، وابسته به تفجوشی | بسیار بالا | — | — |
| تیراژ مناسب | متوسط تا بالا | کم تا متوسط | کم تا متوسط | کم تا متوسط |
| در مادا تکنولوژی | ارائه نمی‌شود | ارائه میشود | ارائه میشود | ارائه میشود |
چه زمانی بایندر جت انتخاب مناسبی است؟
مناسب برای
- قالب و ماهیچهٔ ماسهای برای ریختهگری
- ساخت همزمان تعداد زیادی قطعهٔ فلزی کوچک و متوسط
- پروژه‌هایی که سرعت و هزینهٔ هر قطعه در تیراژ مهم است
- قطعاتی که تفجوشی و پس‌پردازش برایشان پذیرفتنی است
مادا تکنولوژی به‌جای بایندر جت چه پیشنهادی دارد؟
مادا تکنولوژی پرینت بایندر جت انجام نمیدهد؛ فناوری‌های ما FDM، SLA، MSLA، SLS و SLM هستند. اما بسیاری از کاربردهای بایندر جت با همین فناوری‌ها پوشش داده میشوند:
قطعات فلزی متراکم
برای قطعات فلزی پیچیده و مستحکم، پرینت فلزی SLM با شش فلز مهندسی.
پرینت SLMالگوی ریختهگری ماسهای
الگوی ریختهگری با پرینت FDM، به‌جای ساخت دستی مدل، برای قالب‌گیری ماسهای.
پرینت FDMالگوی ریختهگری دقیق
الگوهای ظریف با رزین ریختگی برای ریختهگری دقیق، مانند جواهر و قطعات کوچک.
ریختهگری جواهرقطعات نایلونی بدون ساپورت
برای تیراژ قطعات پلیمری با هندسهٔ پیچیده و بدون ساپورت، پرینت SLS.
پرینت SLSمدل‌های نمایشی
ماکت و مدل نمایشی با پرینت رزینی یا FDM و رنگ‌آمیزی.
پرینت MSLA
واژه‌نامهٔ بایندر جت
- بایندر (Binder)
- چسب مایعی که هد چاپ روی پودر می‌پاشد و ذرات را موقتاً به هم میچسباند.
- قطعهٔ خام (Green Part)
- قطعه پس از چاپ و پیش از تفجوشی؛ شکل نهایی را دارد اما شکننده است.
- تفجوشی (Sintering)
- گرم کردن قطعه در کوره زیر دمای ذوب، تا ذرات به هم جوش بخورند و قطعه متراکم شود.
- نفوذ (Infiltration)
- پر کردن حفره‌های قطعه با ماده‌ای دیگر، مانند برنز، برای افزایش چگالی و استحکام.
- ماهیچه (Core)
- بخش ماسهای درون قالب ریختهگری که حفره‌ها و کانال‌های داخلی قطعهٔ ریختگی را شکل میدهد.
- انقباض
- کوچک شدن قطعه هنگام تفجوشی که باید در طراحی جبران شود.
- تخلخل
- فضاهای خالی ریز باقی‌مانده در قطعه که بر چگالی و استحکام اثر می‌گذارد.
- پودرزدایی (Depowdering)
- بیرون آوردن قطعه از بستر و پاک کردن پودر چسبنخورده از سطح و حفره‌ها.
سوالات متداول پرینت سه بعدی بایندر جت
پرینت سه بعدی بایندر جت چیست؟
روشی از ساخت افزایشی که با پاشیدن چسب مایع روی لایههای نازک پودر فلز، ماسه یا سرامیک، قطعه را لایهبهلایه میسازد؛ بدون لیزر و بدون ساپورت. قطعهٔ خام سپس با پخت، تفجوشی یا نفوذ مواد به استحکام نهایی میرسد.
تفاوت بایندر جت با SLM چیست؟
در SLM لیزر پودر فلز را هنگام چاپ کاملاً ذوب میکند و قطعه همانجا متراکم میشود؛ در بایندر جت ذوبی رخ نمیدهد و چسب ذرات را موقتاً به هم میچسباند، سپس قطعه در کوره تفجوشی میشود. بایندر جت برای تیراژ سریعتر و ارزانتر است و SLM برای بیشترین چگالی و استحکام.
آیا قطعات فلزی بایندر جت مستحکماند؟
پس از تفجوشی مناسب، قطعات فلزی بایندر جت برای بسیاری از کاربردهای صنعتی کافیاند، اما بسته به ماده و فرایند ممکن است تخلخل بیشتری از قطعات ذوب کامل داشته باشند.
آیا بایندر جت ساپورت لازم دارد؟
نه؛ پودر چسبنخورده در تمام مدت ساخت نگهدارندهٔ قطعه است و قطعات را میتوان در کل حجم دستگاه چید.
انقباض در بایندر جت فلزی یعنی چه؟
قطعهٔ فلزی هنگام تفجوشی متراکم و بهطور قابلتوجهی کوچکتر میشود؛ این انقباض در آمادهسازی فایل جبران میشود، اما ممکن است در قطعات بزرگ یا نازک به تغییر شکل منجر شود.
بایندر جت در ریختهگری چه کاربردی دارد؟
قالب و ماهیچهٔ ماسهای مستقیم از فایل ساخته میشود؛ ساخت مدل و جعبهماهیچه حذف میشود و هندسههایی ممکن میشوند که با روش سنتی دشوارند.
بایندر جت رنگی چیست؟
نوعی بایندر جت با پودر گچ یا پلیمر که همزمان جوهر رنگی هم دریافت میکند و مدل تمامرنگی میسازد؛ برای ماکت و مدل نمایشی مناسب است، نه قطعهٔ کاربردی.
دقت ابعادی بایندر جت چقدر است؟
به ماده، ابعاد قطعه و بهویژه تفجوشی بستگی دارد؛ در قطعات فلزی، جبران انقباض و پایداری قطعه در کوره بر دقت نهایی اثر زیادی دارد و سطوح دقیق معمولاً ماشینکاری میشوند.
هزینهٔ پرینت بایندر جت به چه چیزهایی بستگی دارد؟
به ماده، حجم و تعداد قطعات، فشردگی چیدمان در حجم دستگاه و پس‌پردازش‌هایی مانند تفجوشی، نفوذ و ماشینکاری؛ مزیت هزینه‌ای بایندر جت بیشتر در تیراژهای بالاتر دیده میشود.
آیا مادا تکنولوژی خدمات بایندر جت ارائه میدهد؟
نه؛ مادا تکنولوژی پرینت بایندر جت انجام نمیدهد. برای قطعات فلزی متراکم پرینت SLM، برای الگوی ریختهگری پرینت FDM یا رزین ریختگی، و برای قطعات پلیمری بدون ساپورت در تیراژ پرینت SLS را پیشنهاد میکنیم.
فایل سه بعدی قطعه را بفرستید؛ بهترین راه ساختش را پیشنهاد میکنیم
کارشناسان مادا تکنولوژی بر اساس جنس، تیراژ و کاربرد قطعه، از میان FDM، SLA، MSLA، SLS و SLM مناسب‌ترین روش را پیشنهاد می‌کنند.