Селективное струйное 3D-печать (binder jet): параметры процесса, материалы, свойства, моделирование и проблемы

Как метод аддитивного производства (AM), не основанный на лучах, селективная струйная 3D-печать с применением связующего (binder jet 3D printing, BJ3DP) представляет собой процесс, при котором жидкое связующее наносится струйным методом на слои порошковых материалов, выборочно связывает их и затем следует процесс уплотнения. Среди технологий AM струйное нанесение связующего обладает особыми перспективами благодаря возможности быстрого изготовления сложных конструкций и достижению практически изотропных свойств в 3D-печатных образцах. Используя методы традиционной порошковой металлургии, машины BJ3DP могут производить прототипы с материалными свойствами и качеством поверхности, сравнимыми с получаемыми при классической порошковой металлургии. Была напечатана 3D-форма из различных порошковых материалов, однако типичной проблемой при BJ3DP является разработка методов печати и постобработки, максимально повышающих рабочие характеристики деталей. Поэтому в обзоре дается подробный анализ физических процессов во время 3D-печати и фундаментальной науки о уплотнении после спекания и операций термообработки для понимания микроструктурной эволюции и свойств деталей, изготовленных методом binder jet. Более того, для определения влияния процесса струйного нанесения связующего на металлургические свойства рассматривается роль характеристик порошка (например, морфология, средний размер, распределение), параметров печати (например, толщина слоя, ориентация печати, насыщение связующего, скорость печати, время сушки), условий спекания (например, температура, время выдержки) и постобработки. В связи с развитием технологий AM и необходимостью постобработки 3D-печатных деталей понимание микроструктурной эволюции в процессе уплотнения является необходимым; в обзоре объясняются этапы обработки. Наконец, рассматриваются перспективы для будущего развития.