Binder Jetting: tutto quello che c’è da sapere

Attualmente nel settore della stampa 3D esistono diverse tecnologie di produzione additiva, ciascuna focalizzata su diversi materiali e settori. Oggi, ti presentiamo la nostra guida completa al Binder Jetting, una tecnologia impiegata per con materiali quali la ceramica, i metalli e, più di recente, anche le materie plastiche. Come funziona questa tecnologia? Chi sono i produttori? Ti diciamo tutto qui di seguito!

La tecnologia di Binder Jetting è stata inventata durante un progetto MIT nel 1993. 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.

Un pezzo di metallo stampato con la tecnologia Binder Jetting | Crediti: Sculpteo

Come funziona la stampa 3D con Binder Jetting?

Il processo di stampa tramite questa tecnologia consiste nello spruzzare un legante liquido su un letto di polvere, solidificando la sezione trasversale del pezzo, strato per strato. I materiali utilizzati sono solitamente gesso, sabbia, ceramica, metalli o polimeri sotto forma granulare.

Come nel caso di qualsiasi tecnologia di stampa 3D, il primo passo è quello di progettare l’oggetto nel software CAD, prima di tagliarlo con lo slicer e di inviarlo alla stampante 3D. 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. Il rullo livellante distribuisce un primo strato di polvere sul piatto. 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 stampare a colori. Ad esempio, nel caso della ceramica, il colore è aggiunto contemporaneamente al legante.

Il processo di Binder Jetting | Crediti: Additively

Una volta completata la stampa, i pezzi devono essere liberati dalla polvere non solidificata che li ricopre. Devono inoltre essere polimerizzati per aumentare la loro resistenza e ravvivare i colori. I residui di polvere vengono rimossi con una spazzola o servendosi di aria pressurizzata. A seconda del materiale impiegato, sia esso ceramica o metallo, sarà necessario un ulteriore passaggio. In caso di Binder Jetting di metallo, i pezzi devono essere sinterizzati o infiltrati con un metallo dalla bassa temperatura di fusione come il bronzo. In caso di pezzi di ceramica colorata è anche necessario coprirli aggiungendo acrilico per migliorare i colori e la resistenza meccanica dei pezzi.

Il pezzo finito deve essere pulito dalla polvere che lo ricopre | Crediti: 3DHubs

Materiali impiegati con la tecnologia Binder Jetting

La tecnologia di Binder Jetting è stata ampiamente utilizzata per la stampa 3D della ceramica perché è compatibile con tutti i materiali appartenenti a questa famiglia. Inoltre, questa tecnologia permette anche la stampa 3D con la sabbia, l’unico materiale che non richiede alcuna ulteriore post-elaborazione. Per quanto riguarda i metalli, la tecnologia di Binder Jetting permette la produzione con vari tipi di leghe di metallo come 420SS/BR e acciai inossidabili 316, titanio e altre come Inconel 625 o rame. Ultimamente è stata anche aggiunta la possibilità di stampare con alcuni polimeri e poliammidi termoplastici.

Si può stampare con vari materiali: metalli, ceramiche, sabbia e polimeri di plastica in forma granulare | Crediti: ExOne

Attori e sviluppi

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 impiegano 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 macchine 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 da tavolo. Per quanto riguarda l’utilizzo del metallo, il leader continua a essere ExOne e sono emersi altri soggetti come l’azienda svedese Höganäs con la sua macchina Digital Metal.

Pezzi realizzati con la tecnologia ColorJet Printing di 3D Systems | Crediti: 3D Systems

Un’altra azienda che possiamo far rientrare nell’utilizzo della tecnologia Binder Jetting è HP, con una tecnologia chiamata Multi Jet Fusion. Fin dal suo arrivo sul mercato della manifattura additiva nel 2016, HP ha ampliato sempre più le sue tecnologie. Ha iniziato con i materiali plastici come i poliammidi e si sta ora dirigendo verso il mercato dell’AM di metalli. Questo senza dubbio contribuendo all’evoluzione della tecnologia Binder Jetting. Nel seguente video, realizzato dal team CegepTR, troverai ulteriori informazioni sul Binder Jetting:

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