Metal Injection Moulding (MIM)

Alles über Metal Injection Molding (MIM)

Metal Injection Molding (MIM) ist ein Metallbearbeitungsprozess, bei dem Metallpulver in kompliziert geformte, spezialisierte Metallteile umgewandelt werden.

Während Eisen, niedriglegierte Stähle und rostfreier Stahl die am häufigsten verwendeten Metalle sind, um MIM-Teile zu formen, verwenden viele Legierungen auch Aluminium, Titan, Kobalt, Chrom, Kupfer, Magnesium, Nickel, Carbide sowie Edelmetalle ..

Das Verfahren, das in den 1970er und 1980er Jahren entwickelt und kommerzialisiert wurde, ähnelt dem Kunststoffspritzguss und dem Druckgussverfahren.

Es ist jetzt ein schnell wachsendes Segment des Metallmarktes, das zur Herstellung einer breiten Palette von Teilen verwendet wird, die in industriellen, kommerziellen, medizinischen, Luftfahrt- und Automobilanwendungen verwendet werden.

Die größten Vorteile bei der Verwendung von MIM sind in relativ kleinen, komplexen Teilen zu sehen, die ansonsten eine kostspielige maschinelle Endbearbeitung oder Montage erfordern würden. Daher wird der Entwicklung der MIM-Technologie zugestanden, dass komplexe Metallteile kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden können.

Im Jahr 2012 wurde der Markt für MIM von BCC Research auf etwa 1,5 Milliarden US-Dollar geschätzt.

Herstellungsverfahren

Schritt 1. Beschickung und Granulierung des Ausgangsmaterials
Der erste Schritt bei der Herstellung von MIM-Teilen ist die Herstellung eines Ausgangsmaterials. Dies beinhaltet das Kombinieren eines Metallpulvers - oder einer Legierung von Pulvern -, das spezifische erforderliche Eigenschaften aufweist, mit einem thermoplastischen Polymer und Paraffin, die zusammen als ein Bindematerial wirken.

Die meisten in MIM verwendeten Metallpulver haben eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 20 Mikron.

Der Mischprozess wird bei hohen Temperaturen durchgeführt, um eine gleichmäßige Beschichtung des Pulvers sicherzustellen. Dies ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Fließeigenschaften für den Spritzgießprozess geeignet sind.

Das Bindematerial umfasst etwa 40% der gesamten Mischung, bezogen auf das Volumen.

Nach dem Abkühlen ist das resultierende Produkt eine granulierte Mischung aus Metallpulver und Bindemittel, die in die Spritzgießmaschine eingespeist werden kann.

Schritt 2. Formgebung
Die Einsatzmaterialpellets werden dann in den Zylinder einer Formungsmaschine eingeführt, wo sie erhitzt werden, um eine pastenartige Konsistenz zu erzeugen.

Die Paste kann dann durch Tore in eine vorgefertigte Hohlform gepresst werden.

Sobald dieser Prozess abgeschlossen ist, kann die Form abkühlen, bevor das vollständig geformte Teil entfernt wird.

In diesem Stadium wird der noch fragile und poröse Teil als "grün" bezeichnet.

Konstruktionsmerkmale wie Löcher oder Hinterschneidungen, die während des Formvorgangs nicht berücksichtigt werden konnten, können nun maschinell hinzugefügt werden.

Schritt 3. Bindemittelentfernung
Der grüne Teil enthält immer noch das Polymerbindematerial, das in dem Ausgangsmaterial enthalten ist, was es etwa 20% größer macht als das endgültige Produktdesign.

Die Entfernung des primären Bindemittels kann chemisch (katalytische Entbinderung) oder thermisch erfolgen. Die verwendete Methode hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des verwendeten Materials ab.

Der Entbinderungsprozess hinterlässt etwas Polymerinhalt innerhalb des MIM-Teils, aber nur genug, um die Größe und Form des Stücks intakt zu halten.

Sobald das Bindematerial entfernt wurde, wird das Teil als "braun" bezeichnet.

Teil 4. Sintern
Auf einem Keramiksetzer wird der braune Teil in einen diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Ofen gebracht, in dem die Temperatur und die Atmosphäre streng kontrolliert werden können.

Es wird auf ungefähr 85 Prozent der Schmelztemperatur des Materials erhitzt, wodurch das verbleibende sekundäre Polymerbindungsmaterial verbrannt wird.

Bei hohen Temperaturen beginnen auch die Metallpartikel zu verschmelzen, wodurch Schwachstellen und Fehler im Bauteil beseitigt werden. Dies führt dazu, dass das Teil physikalisch schrumpft, um ein dichtes, einzelnes festes Teil zu bilden, das die Größenanforderungen des ursprünglichen Entwurfs erfüllt.

Bei Bedarf kann eine Nachsinterverarbeitung einschließlich Plattieren, Passivieren, Glühen, Aufkohlen, Nitrieren oder Ausscheidungshärten durchgeführt werden, um strengere Toleranzen einzuhalten und die Eigenschaften zu verbessern.

Anwendungen

Einige spezifische Anwendungen von MIM-gefertigten Teilen sind:

  • Gehäuseblöcke
  • Druckluftdüsen
  • Gewehr- und Revolverkomponenten, einschließlich Griffkörper und Joche
  • Verriegelungsstangen, -stifte und -gestelle
  • Orthodontische Klammern
  • Teile für chirurgische Instrumente, einschließlich Stifte und Nähwerkzeuge
  • Handschellen-Teile
  • Handschellen und Schieber für Mobiltelefone
  • Elektrische Anschlüsse
  • Uhrengehäuse
  • Zahnräder und Riegel

Quellen

Metall- und Keramikspritzguss. Veröffentlicht Januar 2014.
URL: www. bccresearch. com
Die Metal Injection Molding Association.
URL: www. MIMAweb. org
Pulverspritzguss International (PIM International). Bindemittel- und Bindemittelentfernungstechniken.
URL: www. pim-international. com
Pan Taiwan Enterprise Co. (Bild)
URL: // oem. Pantaiwan. com. tw / de