Metallspritzgussverfahren (MIM)

Das Metal Injection Molding (MIM)-Verfahren kombiniert die Designflexibilität des Kunststoffspritzgusses mit der Festigkeit und Integrität von Schmiedemetallen, um kostengünstige Lösungen für hochkomplexe Teilegeometrien zu bieten.

Der MIM-Prozess wird typischerweise als vier einzigartige Verarbeitungsschritte (Compounding, Molding, De-Binding und Sintern) erklärt, um ein endgültiges Teil zu produzieren.

1.Zusammensetzung von Rohstoffen

Verbindung

Der MIM-Prozess beginnt mit der Compoundierung oder Rohstoffaufbereitung. Feines Metallpulver kleiner als 20µ Partikelgröße wird mit thermoplastischen und wachsartigen Bindemitteln in präzisen Mengen vermischt. Das Verhältnis von Metallpulver zu Bindemittel beträgt etwa 60:40 pro Volumen. Die Mischung wird in spezielle Mischgeräte gegeben und auf eine Temperatur erhitzt, die die Bindemittel zum Schmelzen bringt. Die Masse wird mechanisch gemischt, bis die Metallpulverpartikel gleichmäßig mit den Bindemitteln beschichtet sind. Die Masse wird gekühlt und dann zu frei fließenden Pellets (Rohstoff) granuliert, die von der Metallspritzgießmaschine angenommen werden.

2. Spritzgießen

Formgrüner Teil

Spritzgießen ist in Ausrüstung und Technik identisch mit dem Kunststoffspritzgießen. Der granulierte Rohstoff wird in eine Spritzgießmaschine geleitet, wo er erhitzt und unter hohem Druck in einen Formhohlraum eingespritzt wird. Das Formteil (jetzt als "grüner Teil" bezeichnet) wird abkühlen lassen und dann aus der Form ausgeworfen, damit der Prozess wiederholt werden kann. Da nur die Bindemittel schmelzen (um die Metallpulver zu transportieren), erfolgt der gesamte Prozess bei ca. 200° C. Die Werkzeuge können mehrere Hohlräume für hohe Produktionsraten aufweisen. Der Formhohlraum ist ca. 20% größer, um Schrumpfungen beim Sintern auszugleichen. Die Schrumpfungsänderung ist für jedes Material genau bekannt.

3. Verfahren zur Entfernung von Bindern (Entbinderung)

Entbindung

Nach dem Spritzgießen wird das Formteil zum nächsten Schritt übergehen, der Entbinderungs- oder Bindemittelentfernungsprozess genannt wird. Bindemittelentfernung ist ein Prozess, bei dem die Bindemittelmaterialien aus dem geformten MIM-Bauteil entfernt werden. Dieser Prozess erfolgt in der Regel in mehreren Schritten, wobei der Großteil vor dem Sinterschritt entfernt wird, sodass nur genügend Bindemittel übrig bleibt, um die Teile in den Sinterofen zu transportieren. Die Entfernung des Binders kann durch mehrere Methoden erreicht werden, wobei die beliebteste Lösungsmittelextraktion ist. Nach dem Entfernen des Binders ist das Teil nun halbporös, wodurch das verbleibende Bindemittel während des Sinterprozesses leicht entweichen kann.

4. Sinterverfahren – Sinterteile

Sinter

Die Entbinderteile werden auf keramische Setter gelegt, die in einen temperaturgeführten atmosphärengesteuerten Sinterofen geladen werden. Die braunen Teile werden langsam in Schutzatmosphäre erhitzt, um die verbleibenden Bindemittel zu vertreiben. Sobald die Bindemittel verdampft sind, wird das Metallteil auf eine hohe Temperatur erhitzt, wo der Leerraum zwischen den Partikeln beseitigt wird, wenn die Partikel verschmelzen. Das Teil schrumpft isotrop auf seine Konstruktionsmaße und verwandelt sich in einen dichten Feststoff. Die Sinterteildichte ist für die meisten Materialien typischerweise größer als 97% theoretisch. Die hohe Sinterteildichte verleiht den Produkteigenschaften, die Schmiedewerkstoffen ähneln.

5. Fertigstellung von Sekundärprozessen

Teile der MIM Group

Veredelungs-/Bearbeitungsprozesse sind nicht Teil des Metallspritzgussverfahrens. Je nach Endanforderung können bestimmte Veredelungs-/Bearbeitungsvorgänge am Sinterteil durchgeführt werden. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften kann eine Wärmebehandlung wie bei jedem Metall durchgeführt werden. Jede Art von Bearbeitungsvorgang kann durchgeführt werden, um Toleranzen im Metallspritzguss (MIM) zu erreichen, die präziser sind als die, die der Prozess liefern kann. Beschichtungen und Beschichtungen können aufgrund der hohen Materialdichte problemlos aufgetragen werden. Zahlreiche mechanische Montagetechniken wie Schweißen oder Kaltbearbeitung können ebenfalls erfolgreich eingesetzt werden.