3D-Druckverfahren im Überblick: Metal Binder Jetting

Was ist Metal Binder Jetting und wie funktioniert es?

Metal Binder Jetting (MBJ) ist ein mehrstufiges 3D-Druckverfahren, bei dem Metallteile durch das Verbinden von Metallpulverpartikeln mit einem flüssigen Bindemittel hergestellt werden. Anders als bei DMLS entstehen die Bauteile bei MBJ, ohne das Metallpulver während des Drucks zu schmelzen. Dieses Verfahren kann Verbundmetalle, etwa 60 % Edelstahl und 40 % Bronze, oder Einzellegierungen verarbeiten. Da sich viele Bauteile in einem Baujob verschachteln lassen, ist es eine kosteneffiziente Alternative zu klassischen Verfahren wie Metallspritzguss, Druckguss und Feingießen.

Stufe 1: Aufbau der „Grünteile“

Der Prozess beginnt mit dem Druck von 0,1 mm (0,004″) dicken Schichten, wobei Bindemittel präzise auf das Metallpulver aufgetragen wird, um das Bauteil Schicht für Schicht zu formen. Die entstehenden Bauteile im „Grünzustand“ sind zerbrechlich und müssen beim Entfernen des losen Pulvers vorsichtig gehandhabt werden.

Stufe 2: Nachbearbeitung

• Bronze-infiltrierte Verbundmetalle: Die Grünteile werden in einen Ofen gegeben, in dem Bronze das Bindemittel ersetzt und das Pulver zu einem beständigen Verbundwerkstoff verschmilzt. Diese Bauteile benötigen einen Opferdocht, über den die Bronze eindringen kann. Der Docht wird nach dem Ofenschritt entfernt. Fertige Bauteile haben eine matte, grau bis bronzefarbene Oberfläche, die optional weiter nachbearbeitet werden kann. Während des Ofenschritts schrumpfen die Bauteile leicht.
• Einzellegierungsmetalle: Manche Metalle lassen sich durch einen Entbinderungs- und Ofenprozess vollständig sintern, ohne dass eine Bronzeinfiltration nötig ist – dabei kommt es jedoch zu deutlicher Schrumpfung. Sie weisen eine matte Oberfläche mit metallischem Glanz auf und können zur Verbesserung der Oberflächenqualität nachbearbeitet werden.

Gestaltungsfreiheit

Metallteile aus dem Binder Jetting benötigen keine Stützstrukturen, was im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren mehr Gestaltungsfreiheit ermöglichen kann. Zu beachten ist jedoch, dass Merkmale wie Kanäle und Spalte so gestaltet sein müssen, dass sich Material ohne übermäßigen Kraftaufwand entfernen lässt. Zurückbleibendes Material in Kanälen oder engen Merkmalen wird nach dem Ofenschritt zu festem Metall. Schrumpfungsfaktoren sind bei Metallteilen aus dem Binder Jetting stets zu berücksichtigen, weshalb häufig mehrere Prototypen oder Designiterationen erforderlich sind, um ein Merkmalsset für die Produktion abzustimmen.

MBJ

Metal Binder Jetting

Vorteile Kostengünstige Metallteile Hochfeste, funktionale Teile Kein Stützstrukturbedarf beim Drucken Kurze Produktionszeit für Metallteile

Nachteile Geringere Genauigkeit durch Sinterschrumpfung Höhere Porosität im Vergleich zu anderen Metalldruckverfahren Begrenzte Materialauswahl Nicht geeignet für große, flache Teile oder Merkmale mit hohem Seitenverhältnis