Forscher der türkischen Ondokuz Mayıs Üniversitesi haben sich mit dem Einsatz von adaptivem Slicen im 3D-Druck mit Binder Jetting auseinandergesetzt. Für additive Fertigungstechnologien ist das Schneiden ein wichtiger Schritt, der normalerweise einheitlich durchgeführt wird. Beim adaptiven Schneiden, das in der Fused Filament Fabrication genutzt wird, sind die Schichtdicken variabel. Den Forschern zufolge wurde das Schneiden jedoch für den Binder-Jetting-Prozess noch nicht vollständig untersucht.
Die Ergebnisse der Forscher wurden im Rapid Prototyping Journal in einem Artikel mit dem Titel „Using adaptive slicing method and variable binder amount algorithm in binder jetting“veröffentlicht.
Adaptives Slicen beim Binder Jetting
Beim Binder Jetting verwendete Slicing-Software lässt kein adaptives Slicen zu oder die verwendeten kommerziellen BJT-Maschinen sind für die Anwendung von adaptivem Slicing ungeeignet, wie die Forscher erklären. Deshalb implementieren sie eine Open-Source-Maschine für die additive Fertigung (Plan B von Ytec3D), eine Open-Source-Schneidesoftware (Slic3r) und einen selbst entwickelten variablen Bindemittelmenge Algorithmus (VBAA).
Der VBAA-Algorithmus wurde für die effiziente Nutzung des adaptiven Slicens entwickelt und ist Teil der Software der Open-Source-AM-Maschine. Wird der VBAA-Algorithmus nicht verwendet, dann wird unabhängig von Dickenunterschieden immer die gleiche Menge Bindemittel an die Schichten verteilt.
Wird jedoch zu viel Bindemittel auf eine dünnere Schicht aufgetragen, dehnt sich die Dimension und die Oberflächenrauheit nimmt zu. Wird zu wenig Bindemittel aufgetragen, könnten die Teile brechen.
Bei 1250 °C wurden die Proben zwei Stunden lang mit einer Aufheiz- und Abkühlrampe von 10 °C/min gesintert. Anschließend wurden Rasterelektronenmikroskopanalysen (REM), Oberflächenrauheitstests und Dichteberechnungen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass eine ähnliche Oberflächenqualität durch den Einsatz von 38 % weniger Schichten als beim gleichmäßigen Schneiden erreicht wird. Das adaptive Slicen und der VBAA-Algorithmus halfen dabei, die Binder-Jetting-Zeiten um 40 % zu reduzieren. Mit der Verkürzung der Fertigungszeiten blieben die Oberflächenrauheit ebenso wie die Teiledichte gleich. Den Forschern zufolge sollten die Ergebnisse auf allen kommerziellen Binder Jetting-Maschinen reproduzierbar sein, da die veröffentlichte Arbeit auf Open-Source-Software basiert. Für ihre Arbeit, die sie zum Patent angemeldet haben, erhielten die Forscher eine Bronzemedaille auf der 8. Internationalen Erfindungsmesse ISIF 2023 in Istanbul.