【技術電子報】應用 FLOW-3D 於 Binder Jetting 黏著劑噴塗成型技術

Binder Jetting 的加工方式是先製作粉床, 然後再粉床上方噴上黏著劑來結合粉末。早期該製程採用石膏粉末,搭配彩色墨水,可製造多色樣品。近年來該製程應用於金屬粉末,利用黏著劑滲透的方式,將金屬粉末結合。


HP Metal Jet

https://www.youtube.com/watch?v=Igq8gQuXfR4

https://www.metal-am.com/metal-additive-manufacturing-magazine/


Binder Jetting 製程類似印刷,印刷過程中,先將金屬粉末平鋪在模板上,再以噴墨頭將黏合劑放置於指定的粉末位置,讓粉末結合。在完成單層後,模板向下移動,再將下一層粉末散佈於前一層上,重複此製程,直到有足夠的粉末能夠在粉床中完成成品。此時完成的樣品稱為 “Green” parts,還需要經過二次加工以提升其強度。


Binder Jetting 的製程看起來相對簡單,但是下列因素都會影響成品的品質

  • 粉末的分布方式

  • 粉末堆積密度

  • 黏合劑的沉積方式

  • 黏合劑能否均勻分布

  • 黏合劑能否充分乾燥


良好的粉床只是影響品質的關鍵之一,另一個重要因素在於黏合劑如何在高速列印下,衝擊粉床而不造成粉末飛濺 (通常墨滴尺寸僅為 10-80 PL, 而噴墨頭的移動速度可能高達 1m/sec)。


FLOW-3D DEM 模組已被廣泛應用於粉床製作與堆積模擬,可模擬不同比例粉末粒徑的粉末堆積狀況等資訊。


以下為案例測試


一、粉末尺寸分佈

200 micron: 10%

70 micron: 10%

140 micron: 80%


二、粉床

粉床尺寸: 1cm×0.4cm×0.6cm(長×寬×厚度)

三、粉床製作



FLOW-3D 能進行完整的流體運動模擬,搭配DEM模組,能夠觀察墨滴落下於粉床時,粉床上的 particle 是否會有飛濺現象。另外,也可以觀察液體於粉末內的滲透狀況。



1. 液滴以自由落體落下




2. 液滴已指定速度落下



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