바인더 분사 개요

바인더 젯팅이란 무엇입니까? 1993년에 Massachusetts Institute of Technology는 다양한 재료로 복잡한 부품을 인쇄하기 위해 이 Inkjet-in-powder-bed 형태의 3D 프린팅을 개발했습니다. 오늘날 여러 산업 분야에 바인더 분사 응용 프로그램이 있으며 금속 부품에서 대형 모래 주조 코어, 풀 컬러 프로토타입에 이르기까지 모든 것을 만들 수 있습니다. 바인더 분사는 빠르고 비용 효율적이지만 많은 제품 팀이 이 제조 공정에 익숙하지 않습니다. 다음은 알아야 할 사항입니다.

바인더 분사란 무엇입니까?

다른 많은 3D 프린팅 방법은 단일 노즐이나 레이저를 사용하여 레이어별로 부품을 생성하는 반면 바인더 분사는 분말 베드에 액체 바인더를 분사합니다. 실제로 바인더 분사 3D 프린팅 프로세스는 2D 프린터가 종이에 잉크를 추가하는 방식과 유사합니다. 주로 금속, 모래 및 도자기를 인쇄하는 데 사용되며 속도, 경제성 및 큰 부품을 인쇄할 수 있는 능력으로 유명합니다.

바인더 젯팅 프로세스를 시작하려면 부품의 디지털 모델을 만들고 슬라이스한 다음 제조 파트너에게 보내야 합니다. 그런 다음 바인더 분사 프린터에 입력합니다. 그런 다음 재코팅 블레이드 또는 롤러가 빌드 플랫폼 위에 얇은 분말 층을 펴고 잉크젯 노즐이 있는 캐리지가 분말 베드를 통과하여 결합제 방울을 떨어뜨립니다. 풀 컬러 부품을 생성하는 경우 이 단계에서 기계가 컬러 잉크도 증착합니다.

그러면 빌드 플랫폼이 모델의 레이어 두께에 따라 낮아집니다. 대부분의 풀 컬러 모델은 레이어 높이가 100미크론이고, 대부분의 금속 부품은 레이어 높이가 50미크론이며, 대부분의 모래 주조 몰드 재료는 레이어 높이가 200~400미크론입니다. 다음으로 블레이드 또는 롤러가 표면을 다시 코팅하고 부품이 완성될 때까지 프로세스가 반복됩니다. 그러면 엔지니어가 부품을 치료하여 강도를 높이고 파우더 베드의 가루를 부드럽게 제거하고 브러시나 압축 공기를 사용하여 청소할 수 있습니다.

바인더 분사를 사용하여 생성된 부품은 녹색 상태이며 일반적으로 다공성이 높고 기계적 특성이 좋지 않습니다. 따라서 엔지니어는 인쇄 후 몇 가지 사후 처리 단계를 추가할 수 있으며 이는 부품 재료에 따라 다릅니다. 예를 들어 금속 부품은 청동과 같이 녹는점이 낮은 금속으로 소결해야 할 수 있습니다. 풀 컬러 부품이 있는 경우 엔지니어가 부품에 아크릴을 침투시켜 생동감을 향상시킬 수 있습니다. 샌드캐스팅 코어나 몰드가 있는 경우 추가 가공이 필요하지 않습니다.

일반 재료 바인더 분사 재료

바인더 분사 재료는 분말, 모래 및 금속의 세 가지 범주로 나뉩니다.

사암 및 PMMA 분말

바인더 분사 3D 인쇄 기계에는 기본 프린트 헤드가 결합제를 추가할 때 색상을 추가하는 보조 프린트 헤드가 있는 경우가 많기 때문에 사암 또는 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트) 분말을 사용하여 풀 컬러 모델을 쉽게 생성할 수 있습니다. 그러나 결과 부품은 처리 후에도 매우 부서지기 쉬우므로 지형도나 인형과 같은 비기능 모델로 사용하는 것이 가장 좋습니다.

모래

모래와 규사는 비교적 저렴하기 때문에 일회용 주형과 코어를 만드는 데 적합합니다. 바인더 분사 모래를 사용하면 기존 방법으로 생산하기 어렵거나 불가능한 복잡한 형상을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 ± 0.3mm의 치수 정확도를 달성할 수 있습니다. 또한 다음 사항에 유의하십시오.

• 추가 후처리가 필요하지 않습니다.
• 모래 주조 코어 및 주형의 층 두께는 일반적으로 200~400μm입니다.
• 빌드 크기는 최대 2200 x 1200 x 600mm입니다.

금속

바인더 분사는 3D 프린팅 금속에도 널리 사용됩니다. 선택적 레이저 소결(SLS) 또는 선택적 레이저 용융(SLM)보다 최대 10배 더 경제적이며 최대 800 x 500 x 400mm의 비교적 큰 빌드 크기를 제공합니다. 바인더 분사는 또한 복잡한 형상을 허용하고 지지 구조가 필요하지 않으며 ± 0.2mm의 치수 정확도를 갖습니다.

바인더 분사는 강철, 티타늄, 크롬철광, 구리 등과 호환되지만 어떤 금속을 사용하든 부품의 강도를 향상시키려면 부품을 후처리해야 합니다. 후처리 옵션은 다음과 같습니다.

• 침투: 침투에는 경화된 부품을 뜨거운 용광로에 넣는 작업이 포함됩니다. 결합제가 타버린 후 부품의 밀도는 약 60%로 감소합니다. 그런 다음 엔지니어는 최소 90% 밀도에 도달할 때까지 청동 또는 다른 낮은 용융 온도 금속으로 남겨진 공극을 채울 수 있습니다. 침투된 부품은 상대적으로 강하고 기계적 특성이 좋지만 침투 후에는 약 2% 작아집니다.

• 소결: 더 나은 기계적 특성을 원하면 금속 부품을 소결할 수 있습니다. 소결은 용광로에서 부품을 가열하여 결합제를 굽고 금속 입자를 융합하는 것을 포함합니다. 소결 부품은 높은 내식성과 3%의 기공률을 가지지만 초기 크기에서 약 20% 정도 수축되는 경우가 많다는 단점이 있습니다. 이 수축률은 균일하지 않을 수 있으며 디자인이 이미 20% 수축을 설명하더라도 인쇄 후 부정확성을 유발할 수 있습니다.

바인더 분사의 장점과 단점

바인더 분사를 선택하면 다음을 수행할 수 있습니다.

• 상대적으로 높은 치수 정확도 달성: 바인더 분사는 실온에서 발생하기 때문에 뒤틀림에 대해 걱정할 필요가 없으며 부품은 높은 치수 정확도를 유지합니다. 금속으로 바인더 젯팅하는 경우 2차 후처리 중 잔류 응력 완화에 대해 걱정할 필요도 없습니다. 그러나 소결 후 수축이 나타날 수 있습니다.

• 비용 절감: 금속 부품을 분사하는 바인더는 SLM 또는 SLS를 사용하는 것보다 10배 이상 경제적입니다. 더 저렴할 뿐만 아니라 레이저 대신 액체 결합제를 사용하기 때문에 에너지를 덜 사용합니다. 또한 바인더 분사 세라믹 및 금속 분말은 일반적으로 SLS 및 SLM용 분말보다 저렴합니다. 마찬가지로 바인더 분사를 통해 SLS, SLM 또는 재료 분사를 통해 생산하는 데 드는 비용의 일부만으로 풀 컬러 프로토타입을 제작할 수 있습니다.

• 지원 구조 포기: 바인더 분사에서 언바운드 파우더는 부품이 필요로 하는 모든 지지를 제공하므로 지지 구조가 필요하지 않으며 설계 자유도가 더 높아집니다. 이는 또한 다른 3D 프린팅 기술에 비해 후처리 시간이 짧고 재료 소비가 적음을 의미합니다.

• 낭비 줄이기: 사용하지 않은 파우더는 100% 향후 인쇄에 재사용할 수 있으므로 재료와 비용을 절약할 수 있습니다. 이에 비해 SLS 3D 프린터에서 사용하는 분말은 50%만 재사용할 수 있습니다.

• 큰 부품 또는 여러 개의 작은 부품을 동시에 신속하게 생산: 바인더 젯팅 기계는 최대 2200 x 1200 x 600mm의 제작 볼륨을 가지므로 큰 부품을 생산하거나 여러 개의 작은 부품을 동시에 제작할 수 있습니다.

그러나 바인더 분사를 사용할 때 고려해야 할 몇 가지 단점이 있습니다. 다음 사항에 유의하십시오.

• 금속 바인더 분사 부품은 다공성이 높기 때문에 SLS 부품보다 기계적 특성이 낮습니다.
• 바인더 젯팅은 다른 3D 프린팅 공정에 비해 재료 선택이 제한적입니다.
• 녹색 상태에서는 부품이 부서지기 쉬우므로 대략적인 세부 사항만 인쇄할 수 있습니다.
• 대부분의 바인더 분사 부품은 후처리가 필요하므로 생산 시간이 크게 늘어나고 부정확성이 발생할 수 있습니다.

빠른 반경으로 3D 인쇄

바인더 분사는 대형 인쇄물과 풀 컬러 프로토타입에 적합한 빠르고 저렴한 기술입니다. 바인더 분사가 다음 프로젝트에 가장 적합한 프로세스입니까? 경험이 풍부한 제조 파트너와 협력하면 올바른 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있습니다.

Fast Radius의 전문가 팀은 최신 3D 프린팅 기술에 대한 다년간의 경험을 보유하고 있습니다. 3D 프린팅을 위한 디자인 최적화, 요구 사항에 맞는 재료 및 3D 프린팅 방법 선택 등을 도와드립니다. 시작하려면 지금 문의하세요.