Binder Jetting: tutto quello che c’è da sapere

Oggi il mercato offre una vasta gamma di tecnologie di produzione additiva, ognuna con specifiche applicazioni e compatibile con diversi materiali. In questa guida ci concentreremo sulla tecnologia Binder Jetting che supporta una vasta varietà di materiali, dai polimeri plastici alla ceramica e al metallo. Come funziona questa tecnologia? Quali materiali possono essere utilizzati per la produzione di componenti? Chi sono i principali produttori di macchine per Binder Jetting? E quali sono le ultime innovazioni e tendenze in questo settore? Ti spieghiamo tutto in questo articolo!

Storia e sviluppo della tecnologia Binder Jetting

Questa tecnologia è stata inventata nel 1993 al MIT, inizialmente per lavorare la ceramica. Data la qualità dei risultati, l’azienda americana Z Corporation la acquistò due anni più tardi, acquisendo tutti i diritti su questa tecnologia. Anni dopo, la società venne acquisita da uno dei più noti giganti nel settore, 3D Systems. Per quanto riguarda la tecnologia Binder Jetting per i metalli è stata sviluppata dall’azienda americana ExOne nel 1996. Da allora, questa tecnologia ha conosciuto numerosi progressi e ha attirato l’attenzione di grandi aziende come HP e Desktop Metal, che hanno lanciato le proprie soluzioni di Binder Jetting, offrendo prestazioni e capacità migliorate.

Come funziona la stampa 3D con Binder Jetting?

Come per tutte le tecniche di stampa, l’oggetto deve essere prima modellato utilizzando un software di progettazione assistita da computer (CAD) e poi esportato nel software della stampante, chiamato anche slicer, che invia le istruzioni alla macchina. Una stampante 3D Binder Jetting è solitamente composta da due serbatoi e una piatto di stampa. All’inizio del processo di stampa, uno dei serbatoi è vuoto, mentre l’altro contiene il materiale di stampa in polvere.  La stampa incomincia abbassando il piano di stampa, sul quale viene steso un primo strato di polvere tramite un rullo livellante. La testina di stampa, simile a quella delle stampanti 2D, spruzza l’agente legante sotto forma di goccioline di 80 μm. Di conseguenza, la polvere viene assemblata e il pezzo si forma, strato per strato.

Servendosi di questa tecnologia è possibile creare modelli colorati utilizzando leganti di colori diversi, come per una classica stampante a getto d’inchiostro.

Principali vantaggi

La stampa 3D Binder Jetting si distingue dalle altre tecnologie di produzione additiva a letto di plovere per la sua elevata compatibilità con un’ampia gamma di materiali (polimeri, ceramica, metalli, sabbia, ecc.).

Materiali impiegati con la tecnologia Binder Jetting

Questa tecnologia è compatibile con un’ampia gamma di materiali, tra cui ceramica, polimeri plastici e persino metalli come acciaio inossidabile, titanio, inconel e rame. Si registra anche una tendenza crescente verso l’uso di polimeri termoplastici e poliammidi. Alcuni materiali richiedono l’uso di un legante specifico, come la sabbia, che utilizza un legante chimico per creare stampi o anime da fonderia.

Post-processing

Dopo la stampa, i pezzi realizzati con la tecnologia Binder Jetting sono incastonati in una massa di polvere chiamata “cake” e richiedono una pulizia o una depolverizzazione della parte. A questa fase segue generalmente una fase di post-processing per rinforzare la struttura delle stampe e ridurne la porosità. Le due principali tecniche di post-processing sono la sinterizzazione e l’infiltrazione.

La sinterizzazione comporta il riscaldamento del pezzo ad alta temperatura, consentendo alle particelle di polvere di fondersi e agglomerarsi. La sinterizzazione è generalmente utilizzata per i pezzi in metallo, in quanto produce pezzi densi e resistenti.

L’infiltrazione prevede l’iniezione di un fluido nel pezzo, che riempie i pori e rinforza la struttura. L’infiltrazione è generalmente utilizzata per i pezzi in ceramica o plastica, in quanto produce pezzi più resistenti e a tenuta stagna.

In base al materiale utilizzato e alle proprietà desiderate del modello che si andrà a stampare si sceglieranno di conseguenza le tecniche di post-processing più adatte.

Il mercato della stampa 3D Binder Jetting: produttori e applicazioni

La tecnologia di Binder Jetting può produrre pezzi in metallo o prototipi a colori a un costo inferiore rispetto ad altre tecnologie come DMLS o Material Jetting, sebbene si riscontri una maggiore porosità dei pezzi che potrebbe influire negativamente sulle loro proprietà meccaniche. Questa tecnologia è apprezzata per la produzione di lotti di pezzi grazie al notevole volume di stampa della maggior parte delle stampanti.

Attualmente, il principale produttore di stampanti 3D che impiega la tecnologia di Binder Jetting per materiali in ceramica continua a essere 3D Systems, che utilizza l’espressione “ColorJet Printing” per fare riferimento a questa tecnologia. Ci sono anche aziende come il produttore tedesco Voxeljet AG che fornisce soluzioni che permettono anche la stampa con termoplastiche. Ricordiamo anche CONCR3DE, produttore dei Paesi Bassi. Di recente, è stata fondata l’azienda taiwanese ComeTrue, che offre stampanti 3D Binder Jetting in dimensione desktop. Per quanto riguarda le soluzioni compatibili con il metallo, l’azienda Desktop Metal è leader nel settore (dopo l’acquisizione di ExOne nel 2021), seguita dalla svedese Höganäs, sebbene il suo marchio Digital Metal sia stato venduto all’azienda statunitense Markforged.

Altre due importanti aziende come HP e Desktop Metal sono entrate nel mercato del Binder Jetting nel 2018. Le loro tecnologie offrono possibilità crescenti nella produzione additiva di metalli e continuano a esplorare nuove opportunità nella stampa 3D, collaborando con partner industriali come Volkswagen, GKN, Parmatech, Ford, BMW, Google o Adidas.

La stampa 3D Binder Jetting trova applicazione in un’ampia gamma di settori, tra cui l’automotive, l’aerospaziale, il sanitario, i beni di lusso, la fonderia, l’architettura, l’arte e molti altri. Questa tecnologia permette di realizzare parti complesse, personalizzate, leggere e resistenti, offrendo un’elevata libertà di progettazione. Tra i suoi vantaggi si annoverano anche benefici ambientali, grazie all’efficienza dei materiali e alla riduzione degli sprechi. Alcuni esempi pratici includono: la produzione di protesi dentarie e impianti ossei, la creazione di gioielli e orologi, la fabbricazione di componenti automobilistici e aeronautici, la realizzazione di stampi e anime per fonderia, nonché la progettazione di sculture e modelli architettonici.

Scopri di più sulle diverse tecnologie di stampa 3D QUI.

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*Crediti per la foto di copertina : ExOne