Guía completa: Binder Jetting o inyección de aglutinante, ¡te explicamos todo!

Hoy en día existen muchas tecnologías de fabricación aditiva en el mercado, cada una asociada a diferentes materiales y aplicaciones específicas. En esta guía, hablaremos de la tecnología Binder Jetting, que es compatible con una gran variedad de materiales, desde cerámica hasta polímeros y metales. ¿Cómo funciona la impresión 3D por inyección aglutinante? ¿Qué materiales se pueden utilizar para crear piezas? ¿Quiénes son los principales fabricantes de máquinas? ¿Cuáles son las últimas innovaciones y tendencias en este campo? ¡Te lo contamos todo!

Historia y desarrollo del Binder Jetting

Esta tecnología se inventó en 1993 en el MIT, inicialmente para trabajar con cerámica. Los derechos fueron rápidamente adquiridos dos años más tarde por Z Corporation, que fue adquirida por 3D Systems en 2012. La inyección aglutinante de metal fue desarrollada por la empresa estadounidense ExOne en 1996. Desde entonces, la tecnología ha experimentado muchos avances y ha atraído la atención de grandes actores como HP y Desktop Metal, que han lanzado sus propias soluciones binder jetting, ofreciendo un mayor rendimiento y capacidad.

Pieza desarrollada con la tecnología de Inyección Aglutinante de metal. (Créditos: Sculpteo).

Funcionamiento de la impresión 3D por inyección aglutinante

Como en todas las técnicas de impresión 3D, el modelo debe diseñarse antes de la fabricación mediante un software CAD y luego exportarse al slicer de la impresora, que envía las instrucciones a la máquina. La impresión comienza bajando la bandeja, sobre la que se extiende una primera capa de polvo mediante un rodillo. A continuación, se pulveriza un aglutinante en forma de gotas de 80 µm mediante un cabezal de impresión similar al de las impresoras 2D. A medida que la bandeja sigue bajando, se extiende una nueva capa de polvo y se adhiere a su vez. De este modo, el objeto va tomando forma capa a capa.

Gracias a la precisión del proceso de inyección, es posible crear modelos multicolores, utilizando aglutinantes de distintos colores, del mismo modo que una impresora de inyección de tinta.

Esquema sobre el funcionamiento de la tecnología Binder Jetting. (Créditos: Additively).

Materiales compatibles

La impresión 3D binder jetting se diferencia de otras tecnologías de fabricación aditiva basadas en polvo en que es compatible con una amplia gama de materiales. Estos incluyen la cerámica, los polímeros plásticos e incluso metales como el acero inoxidable, el titanio, el inconel y el cobre. También hay una tendencia creciente hacia los polímeros termoplásticos y las poliamidas. Algunos materiales requieren el uso de un aglutinante específico, como la arena, que utiliza un aglutinante químico para crear moldes o machos de fundición.

La tecnología permite imprimir con una amplia variedad de materiales. (Créditos: ExOne).

Postratamiento

Tras la impresión, las piezas fabricadas por binder jetting quedan encapsuladas en un bloque de polvo denominado «cake» y requieren limpieza o desempolvado. A esto le sigue generalmente una etapa de postratamiento para reforzar la estructura de las impresiones y reducir su porosidad. Los dos principales métodos de postratamiento son la sinterización y la infiltración.

La sinterización consiste en calentar la pieza a alta temperatura para que las partículas de polvo se fundan y aglomeren. La sinterización se utiliza generalmente para piezas metálicas, ya que genera piezas densas y resistentes. La infiltración consiste en inyectar un fluido en la pieza, que rellena los poros y refuerza la estructura. La infiltración se utiliza generalmente para piezas de cerámica o plástico, ya que produce piezas más resistentes y estancas.

La elección del sistema de postratamiento dependerá del material utilizado y de las propiedades deseadas de la pieza. 

El mercado del Binder Jetting: fabricantes y aplicaciones

La impresión 3D por inyección aglutinante puede utilizarse para producir piezas de metal o prototipos en color a un coste inferior al de otros procesos como el DMLS o el chorro de material. Sin embargo, la porosidad de las piezas puede ser mayor, lo que influye en las propiedades mecánicas del componente. Esta tecnología es popular para desarrollar piezas producidas en serie debido al elevado volumen de impresión de la mayoría de las máquinas.

Actualmente, el principal fabricante de impresoras 3D que utilizan este proceso con materiales cerámicos es 3D Systems, que utiliza el término ColorJet Printing. Otros fabricantes son la alemana Voxeljet AG, la holandesa CONCR3DE para termoplásticos y la taiwanesa ComeTrue para impresoras 3D binder jetting de escritorio. En cuanto a las máquinas compatibles con metal, ExOne (empresa adquirida por Desktop Metal) es líder en el mercado, seguida de la sueca Höganäs.

HP y Desktop Metal también entraron en el mercado del binder jetting en 2018, sus tecnologías ofrecen cada vez más posibilidades en la fabricación aditiva de metal y siguen explorando nuevas oportunidades en impresión 3D, colaborando con socios industriales como Volkswagen, GKN, Parmatech, Ford, BMW, Google o Adidas.

Pieza creada con la tecnología ColorJet Printing. (Créditos: 3D Systems).

La impresión 3D por inyección aglutinante tiene una amplia gama de aplicaciones en los sectores de la automoción, aeroespacial, sanitario, artículos de lujo, fundición, arquitectura, arte y otros. Puede utilizarse para crear piezas complejas, personalizadas, ligeras y resistentes, con gran libertad de diseño. Algunos ejemplos de aplicaciones son la fabricación de prótesis dentales o implantes óseos, la creación de joyas o relojes, la producción de piezas de automoción o aeronáutica, la fabricación de moldes o machos de fundición, o el diseño de esculturas o maquetas, entre otros.

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*Créditos foto de portada: ExOne