Metall-Spritzgießen ist eine Fertigungstechnik zur Herstellung von Werkzeugen aus metallischen Elementen. Das Metall-Spritzgießverfahren wird oft mit der Abkürzung MIM bezeichnet. Die ursprüngliche Idee hinter der MIM-Fertigungstechnik ist die Integration der Formgebung des Spritzgießens mit den starken mechanischen Effekten von Metall....

Konventionelle Gießtechniken erfordern, dass das Metall während des Gießvorgangs in einem flüssigen Zustand ist; das in der Metall-Injektion-Formung verwendete Metallpulver ermöglicht es, die Formaufgaben bei viel niedrigeren Temperaturen auszuführen. Aufgrund der unterschiedlichen Materialien, einschließlich Rohmaterialien für MIM und der temperatur unter dem Schmelzpunkt des Formprozesses, sind bei der Herstellung der fertigen Teile zusätzliche Schritte erforderlich. Es ist die beste Methode für die Massenproduktion kleiner Metallteile. Die Formgebungsphase ist ein recht einfacher Prozess.

Produktionsphasen der Metall-Injektion-Formung

 Die Produktionsphase der Metall-Injektion-Formung ist in vier einfache Schritte unterteilt. Es gibt viele Unterschiede zwischen den Verfahren, aber die nachfolgenden sind eine allgemeine Übersicht:

• Bestäubung

Der erste Schritt ist die Mischung der Rohstoffe [Bindemittel und Pulver] in einer guten Mischung. Diese Mischung aus Pulver und polymeren Bindemitteln wird als Rohstoffvorrat bezeichnet.

Der gesamte MIM-Prozess basiert im Wesentlichen auf den Effekten und dem Zustand des Rohstoffvorrats. Da der Rohstoffvorrat selbst eine so zentrale Rolle im MIM-Verfahren spielt, beeinflussen die Einzelheiten des Rohstoffvorrats jeden Schritt von Anfang bis Ende.

• Spritzgießen 

Der zweite Schritt bei der Herstellung des Geometrieteils wird „Spritzgießen“ genannt.

Diese Aktion beginnt damit, die Temperatur des Rohstoffvorrats zu erhöhen, um die Schmelztemperatur des Bindemittels zu übertreffen, wobei eine Presse den Rohstoff in eine Form drückt.

TDer Eintrittspunkt, die sogenannte „Tor“, wird abgeschnitten und die Form geöffnet, um ein grünes Teil herauszunehmen. Die Viskosität des Rohstoffs wird durch das Thinning reduziert, was den Druck beim Befüllen verringert. Es hängt auch von der Temperatur und der konkreten Belastung des Rohstoffs ab. 

• Entbinderung 

Der dritte Schritt in der Produktionsphase der Metall-Injektion-Formung ist die Entbinderung. Dieser Schritt entfernt das Bindemittel und erzeugt eine primäre Verdichtung, um dem Teil Energie zu geben und die Handhabung zu erleichtern. Häufig verwendete Methoden sind Lösungsmittel-Extraktion, Wicking und thermische Zersetzung.

Das Entbinderungsverfahren ist der massenbezogene entscheidende Schritt in der MIM-Produktion. Der Erfolg hängt davon ab, wie sorgfältig das Bindemittel entfernt wird. Während der Entbinderung muss die geformte Masse den Belastungen standhalten, die durch das Entfernen der Bindemittel im Inneren des Teils entstehen, während sie ihre Form beibehält. 

• Sintern 

Das Sintern ist der letzte Schritt, bei dem das Teil seine endgültige Dichte erreicht. Das Teil wird auf einen Setzer in einem Ofen platziert und einer reduzierenden oder interatmosphärischen Atmosphäre ausgesetzt. Die Atmosphäre entsteht knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials, nach einem bestimmten Profil.

Der Sinternzyklus ist ähnlich wie bei jedem Standard-Sintern. Die Energiezufuhr von außen ist die Hauptantriebskraft dabei. Als Ergebnis benötigt das aus winzigen Atomen bestehende Teil weniger Kraft, um zu verdichten. 

Unterschied zwischen MIM und Zerspanung

Bezüglich Vergleichbarkeit wird MIM wahrscheinlich gut mit maschinell gefertigten Werkzeugen hinsichtlich fertiger Elemente übereinstimmen. Im Allgemeinen können MIM-Elemente auf die gleiche Weise wie maschinell gefertigte Teile verwendet werden, medizinische, Luft- und Raumfahrt sowie in einigen Fällen ähneln MIM-Werkzeuge eher maschinell gefertigten Teilen. Wenn es jedoch darauf ankommt, bietet MIM viele Vorteile für Genauigkeitselemente, die das Bearbeiten nicht lösen kann.

Isolierte Geometrie

MIM bietet individuelle Geometrie- und Feinheitsfähigkeiten. Das Bearbeiten zeigt begrenzte Komplexität, Bearbeitbarkeit und Designfreiheit, und es ist oft schwieriger, multiplex Elemente zu bearbeiten. Da die Details komplexer werden, wird MIM kosteneffektiver, weil je komplizierter Ihr Werkzeug ist, desto mehr Maschinenzeit wird benötigt, um es herzustellen.

Kraft & Produktion 

Während beide Verfahren gut gefertigte Werkzeuge abschließen, erleben MIM-Elemente keine maschinenaktivierte Belastung oder mittlere Kraft, was im Laufe der Zeit zu Verformungen und potenziellen Werkzeugfehlern führen kann. MIM-Werkzeuge werden mit traditionellen Formmaschinen hergestellt und anschließend in einen Ofen gegeben, in dem das Wachs aus dem Element gelöst wird, sodass ein festes, solides Stück verbleibt.

Formbeitrag 

Bei der Herstellung eines MIM-Elements ist die Beteiligung des Werkzeugs im Allgemeinen auf den Formbeitrag beschränkt. Das bedeutet, dass die Form oder das Werkzeug komplex ist, sodass ein zusätzlicher Kostenfaktor an die Schwierigkeit Ihres Elements gebunden ist. Beim Bearbeiten, wenn Sie Feinheiten hinzufügen, erhöhen Sie die Kosten und die Arbeitszeit für das Werkzeug.

Materialreststück

Das Materialreststück verschwindet beim MIM-Verfahren nicht. Das ist wichtig, da Sie als Kunde für dieses Reststück bezahlen, das mit einem maschinell gefertigten Werkzeug verbunden ist. Durch das MIM-Verfahren müssen Sie keine Gelder verwenden, die anderswo eingesetzt werden könnten.

Abmessungen 

MIM ist besser geeignet, um eine Dimension zu erhöhen. Das Bearbeiten benötigt viel Zeit, um komplexe Werkzeuge herzustellen, daher müssen Sie mehr CNC-Maschinen kaufen, um die Abmessungen zu erreichen, wenn Sie von 10.000 auf 20.000 Geräte pro Woche kommen möchten.

Gründe: Warum Sie die Metall-Injektionsformung wählen sollten 

Es gibt mehrere Gründe, den Prozess der Metall-Injektionsformung zu übernehmen. Einige davon sind:

1- Das Verfahren kann Teile aus Material mit geringer Bearbeitbarkeit herstellen, da komplexe Geometriewinkel richtig geformt werden können, ohne dass eine Bearbeitung erforderlich ist. 

2- MIM verfügt über eine hohe Produktionsrate, die die Vorlaufzeit für die Teileproduktion senken kann, sobald die Form hergestellt ist und die Prozessparameter qualitativ abgestimmt sind. 

3- Dieses Verfahren kann die Materialkosten senken, da die Anzahl der alternativen Arbeitsgänge geringer ist und die oben erwähnte hohe Fertigungsrate besteht.

4- Teile, die durch Metall-Injektionsformung hergestellt werden, haben eine hohe Kausalwirkung und bessere Freiheit als Gießen, weil die Abkürzung in pulverförmiger Injektionsformung wahrscheinlicher ist und die Eingangsgrößen viel kleiner sind als bei gegossenen Materialien.

Was sind einige Vorteile der Metall-Injektionsformung

Die Metall-Injektionsformung bietet im Vergleich zu anderen Fertigungstechnologien verschiedene Vorteile. Die Technologie der Metall-Injektionsformung hat sich in den letzten 25 Jahren erheblich weiterentwickelt, und die Reife der Technologie zeigt die zunehmende Anzahl von Elementen, Verbindungen, Abmessungen und Feinheiten, die angeboten werden.

Das Verfahren der Metall-Injektionsformung hat die folgenden Vorteile:

• Preis-konstruktive Erzeugung hochvolumiger Verbundwerkzeuge.
• Geringere Herstellungszeit im Vergleich zum Kosten-Gießen
• Mechanische Effekte sind geschickter bei Gießereien und anderen PM-Werkzeugen im Einsatz
•  Primäre Atomgröße und hohe sinterierte Festigkeit
• Material parallel zu geschmiedetem Verbund
• Breit angelegte Vorverbunde und Master-Verbunde erhältlich
• Niedrigster Aufwand bei Endbearbeitungsaufgaben 
• Spritzgießen ermöglicht hohe Stückzahlen an Konsistenz und Verbundwerkzeugen. Allerdings müssen Einlass- und Barrierepositionen, Klebefugen, Übergänge, Wandstärken, Kopfskizzen und mehr beachtet werden, um Emissionen zu erleichtern und präzise Werkzeuge zu erzielen.

Ergebnisse 

Die Optimierung eines Metall-Spritzgießverfahrens ist eine äußerst arbeitsintensive und langwierige Aufgabe. Keine einfachen und kurzen Berechnungen können die optimalen Parameter liefern, sondern dienen nur als Richtlinien. Die Suche nach den besten Parametern ist ein eigenständiger Prozess.

Die Aufgabe der Optimierung ist am ehrlichsten und hängt vollständig von der Fehlererkennung und -analyse ab. Die Analyse zeigt, dass die Optimierung der MIM-Parameter einem bestimmten Arbeitsablauf folgt.