Das Bound Metal Deposition (BMD) wurde von Desktop Metal, einem Unternehmen aus Massachusetts, entwickelt. Es handelt sich um ein extrusionsbasiertes Fertigungsverfahren, bei dem Metallkomponenten mit Hilfe der Extrusion eines pulvergefüllten thermoplastischen Mediums produziert werden. Von der Art der Verarbeitung ist es mit dem FDM-/FFF-/FLM-Verfahren vergleichbar.
Die für das Verfahren benötigten gebundenen Metallstäbe bestehen aus Metallpulver, Wachs und Polymerbinder. Die Stäbe werden erhitzt und danach, genau wie beim FFF-/FDM-/FLM-3D-Druck, durch eine oder mehrere Düsen auf die Bauplatte Schicht für Schicht aufgetragen. Ist das Objekt fertig gedruckt, wird das Bindemittel durch den anschließenden Debind-Prozess beseitigt und dann gesintert. Das Sintern trägt dazu bei, dass sich die Metallpartikel weiter verdichten.
Bei den bisherigen Metall-3D-Druck-Technologien wird das Pulver oder der Dreht durch Laser oder Elektronenstrahlen geschmolzen. Beim BMD ist dies etwas anders. Hier kommen keine losen Pulver oder Laser zum Einsatz, sondern die Teile werden mitsamt Trägern gedruckt, welche durch ein keramisches Trennmaterial getrennt sind, welches sich nicht mit Metall verbindet. Beim Sintern löst sich dieses Material auf und die Stützen können leicht per Hand entfernt werden. Das sogenannte Studio System ermöglicht einen Einsatz im Büro.
Der 3D-Drucker des Studio Systems ist mit zwei Extrudern ausgestattet, einer für den Druck der gebundenen Metallstäbe und der zweite für Stäbe der keramischen Schnittstellenmedien. Aus der Medienkassette werden die Stäbe in die Extruder geführt, dort erhitzt und dann über die Düse ausgegeben. Dabei werden die Werkzeugwege und Extrusionsraten präzise berechnet. Beim BMD wird zuerst das Raft gedruckt und danach das Teil inklusive der Stützen. Danach wird das Objekt in den Entbinder gelegt, hier werden zwischen 30 und 70 Prozent des primären Binders durch chemische HIlfsmittel aufgelöst. Der restliche Binder trägt dazu bei, dass die Form des Teils gewahrt bleibt. In Vorbereitung des Sinterns wird eine offenporige Struktur geschaffen. Danach wird das Teil im Ofen auf Temperaturen unweit des Schmelzpunktes erhitzt und das restliche Bindemittel so freigesetzt. Dabei verschmelzen die Metallpartikel miteinander und verdichten das Teil auf 96 bis 99,8 Prozent, so die Erfinder. Dabei kann das Objekt um bis zu 22 Prozent schrumpfen. Der Sinterzyklus wird auf jeden Aufbau und jedes Material detailliert abgestimmt, um eine Maßgenauigkeit zu gewährleisten.
Die zwischen dem Teil und den Trägern gedruckte Zwischenschicht verbindet sich nicht mit dem Metall und verhindert so dessen Sintern. Im Ofen löst sich das keramische Medium auf, sodass eine leichte Entfernung der Teile möglich wird.
Mit dem Bound Metal Deposition 3D-Druck-Verfahren ist es möglich, Teile mit vollständig umschlossenen Hohlräumen herzustellen, die bis auf extrem kleine Geometrien mit geschlossener Füllung hergestellt werden.
Angewendet werden kann die BMD Herstellerangaben zufolge fast jedes sinterfähige Pulver, sofern es sich in einem thermoplastischen Medium compoundieren lässt. Zu den einsetzbaren Materialien gehören metallische Legierungen, rostfreier Stahl, Werkzeugstähle, Refraktärmetalle, Hartmetalle sowie Keramiken.
Mit dieser Technologie können nun Strukturen und Teile gefertigt werden, die sich bisher nicht in der Massenfertigung herstellen ließen. Die endkonturnahen Teile können unter anderem für die Herstellung von Prototypen, Vorrichtungen, Werkzeuganwendungen und für Kleinserien hergestellt werden.
Der von Desktop Metal entwickelte Studio System 3D-Drucker, der mit dem BDM-Verfahren arbeitet, hat eine Bauvolumen von 30 x 20 x 20 Zentimetern, die maximale Teilegröße kann nach dem Schrumpfen bei 25,5 x 17 x 17 Zentimetern liegen.
Verarbeitet werden kann beispielsweise Kupfer. aber auch zahlreiche andere Metalle. Die nicht-sinternde Zwischenschicht macht beispielsweise das Drucken gekapselter Baugruppen möglich. Bisher mussten diese durch Umformen, Zusammensetzen und Verbinden mehrerer Teile gefertigt werden. Selbstverständlich sind auch kundenspezifische Anpassungen möglich.
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