Binder and thickness in choosing between direct printing and printed moulds for ceramics and metals
Year: 2026
Type: preprint
Abstract: English and Spanish editions of the same article, both Version 1. The English text is a complete translation of the Spanish edition. Both PDF editions are deposited together under this record. Contact: [email protected]. © 2026. All rights reserved. ABSTRACTPowder-based ceramic and metal parts can be manufactured by direct photopolymerisation printing or by moulding in printed tools. The former uses powder dispersed in a photocurable resin; the latter uses a moulding feedstock with a conventional non-photoreactive binder, usually thermoplastic. The mould resin and the feedstock binder are different materials. Both routes subsequently require binder removal and sintering. This study examines when a binder that is easier to extract can compensate for the additional operations of making, filling and removing a mould. A targeted review of primary studies is combined with reproducible material and time balances. The comparison starts with the organic mass remaining with the powder after preliminary extraction. An example with powder loadings of 45% and 60% by volume shows how much each formulation must lose through extraction to reach thermal treatment with the same amount of organic matter. A simplified model relates this amount to gas generation and escape, permeability and thickness. The time balance includes extraction, drying and the dependence of printing time on height. The results explain why a smaller initial binder content does not guarantee a faster process and when the additional mould operations can be advantageous. A protocol is proposed to test these conditions using parts that meet the same final specification. The calculations are illustrative scenarios; no new experimental campaign or validation of commercial materials is presented. RESUMENLa fabricación de piezas cerámicas y metálicas mediante polvos puede abordarse por impresión directa por fotopolimerización o por moldeo en herramientas impresas. La primera emplea polvo disperso en una resina fotocurable; la segunda utiliza un feedstock de moldeo con un ligante convencional no fotorreactivo, habitualmente termoplástico. La resina del molde y el ligante del feedstock son materiales distintos. Ambas rutas requieren después retirar el ligante y sinterizar la pieza. Este trabajo analiza cuándo un ligante más fácil de extraer puede compensar las operaciones adicionales de fabricar, llenar y retirar un molde. Se combinan una revisión dirigida de estudios primarios y balances reproducibles de materia y tiempo. La comparación comienza con la masa orgánica que permanece junto al polvo después de la extracción previa. Un ejemplo con cargas de polvo del 45% y del 60% en volumen muestra cuánto debe extraer cada formulación para llegar al tratamiento térmico con la misma cantidad de materia orgánica. Un modelo simplificado relaciona esa cantidad con la generación y salida de gases, la permeabilidad y el espesor. El balance temporal incluye la extracción, el secado y la dependencia del tiempo de impresión con la altura. Los resultados explican por qué una menor cantidad inicial de ligante no garantiza un proceso más rápido y cuándo las operaciones adicionales del molde pueden resultar ventajosas. Se propone un protocolo para comprobar esas condiciones con piezas que cumplan la misma especificación final. Los cálculos son escenarios ilustrativos; no se presenta una nueva campaña experimental ni una validación de materiales comerciales.
Author: Segurola, Juan
Language: English
Subfield: Industrial and Manufacturing Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7225577977