Beim Binder Jetting entsteht zunächst ein sogenannter „Grünling“ – ein Bauteil, das durch ein Bindemittel zusammengehalten wird, aber noch nicht seine finalen mechanischen Eigenschaften besitzt. Erst durch einen thermischen Nachbearbeitungsprozess im Ofen wird aus diesem Grünling ein belastbares, dichtes Bauteil. Dieser Prozess läuft in zwei aufeinanderfolgenden Schritten ab: dem Entbindern und dem eigentlichen Sintern.

Wer in den Binder-Jetting-3D-Druck einsteigt oder seine Fertigung erweitern möchte, steht dabei früher oder später vor der Frage, einen passenden Sinterofen zu kaufen. Denn die Qualität des fertigen Bauteils hängt maßgeblich davon ab, wie präzise Temperatur, Haltezeiten und Schutzgasatmosphäre im Ofen kontrolliert werden können.

Schritt 1: Entbindern – der Binder muss raus

Im ersten Schritt wird der Ofen auf eine Temperatur knapp oberhalb des Siedepunkts des verwendeten Binders aufgeheizt – üblicherweise auf etwa 400 °C. Diese Temperatur wird für eine bestimmte Haltezeit konstant gehalten, damit der Binder Zeit hat, aus dem Inneren des Bauteils an die Oberfläche zu diffundieren und zu entweichen.

Damit die freiwerdenden Binderbestandteile sicher und kontrolliert aus dem Ofen abgeführt werden, wird während dieses Schritts kontinuierlich Schutzgas durch den Ofen gespült. Typischerweise kommt dafür Argon oder Formiergas – eine Mischung aus 3 % Wasserstoff (H₂) in Argon – zum Einsatz. Das Schutzgas verhindert zudem, dass die noch ungesinterten Metallpartikel bei den erhöhten Temperaturen oxidieren.

Am Ende dieses Schritts ist das Bauteil vollständig binderfrei. Es besteht nun ausschließlich aus lose aneinanderliegenden Metallpartikeln, die noch keine feste Verbindung untereinander eingegangen sind – entsprechend fragil ist das Bauteil in diesem Zwischenstadium.

Schritt 2: Sintern – aus losen Partikeln wird ein dichtes Bauteil

Erst wenn der gesamte Binder entfernt wurde, beginnt der eigentliche Sinterschritt. Dazu wird die Ofentemperatur weiter erhöht, bis sie knapp unterhalb des Schmelzpunkts des verwendeten Metallpulvers liegt. Die Bauteile verbleiben für eine definierte Zeit bei dieser hohen Temperatur.

In dieser Phase verschmelzen die einzelnen Metallpartikel an ihren Berührungsflächen miteinander, ohne dabei vollständig zu schmelzen. Die Hohlräume zwischen den Partikeln schließen sich zunehmend, wodurch eine dichte, zusammenhängende Struktur entsteht. Ein charakteristisches Merkmal dieses Vorgangs: Das Bauteil schrumpft während des Sinterns spürbar, da das ursprüngliche Volumen an Zwischenräumen im Grünling nach und nach verschwindet.

Genau in diesem Schritt entstehen die eigentlichen Materialeigenschaften des fertigen Bauteils – etwa mechanische Festigkeit, Härte oder elektrische Leitfähigkeit. Erst nach dem Sintern lässt sich also beurteilen, ob ein Bauteil die geforderten Eigenschaften tatsächlich erreicht.

Warum dieser Prozess so entscheidend ist

Entbindern und Sintern sind keine bloßen Nachbearbeitungsschritte, sondern der eigentliche Kern der Metallverarbeitung im Binder Jetting. Während im Druckprozess vor allem die Geometrie und die gleichmäßige Verteilung des Pulvers im Vordergrund stehen, entscheidet sich erst im Ofen, ob aus dem gedruckten Grünling tatsächlich ein funktionsfähiges, dichtes Metallbauteil wird. Präzise kontrollierte Temperaturprofile, ausreichende Haltezeiten und eine saubere Schutzgasatmosphäre sind daher unverzichtbar, um zuverlässige und reproduzierbare Bauteilqualität zu erreichen.

Worauf Sie beim Kauf eines Sinterofens achten sollten

Wenn Sie einen Sinterofen kaufen möchten, sollten Sie neben der maximalen Prozesstemperatur vor allem auf eine präzise und gleichmäßige Temperaturregelung im gesamten Ofenraum achten, da bereits kleine Abweichungen die Bauteildichte und damit die finalen Eigenschaften beeinflussen können. Ebenso wichtig ist eine zuverlässige Schutzgasversorgung, die sowohl reines Argon als auch Formiergas-Gemische unterstützt, sowie ausreichend Kapazität für Ihre typischen Bauteilgrößen und -mengen.

Ob für den Einstieg im Labor oder für den Einsatz in der Serienproduktion: Wer einen Sinterofen kaufen will, sollte Entbinder- und Sinterprozess möglichst in einem gemeinsamen Temperaturprofil abbilden können, um Prozesszeiten zu verkürzen und Handling-Schritte zu reduzieren. Eine fundierte Beratung zum passenden Sinterofen lohnt sich dabei in der Regel, um den Ofen optimal auf Ihre Materialien und Bauteile abzustimmen.