MIM-Teile | DEDESO GmbH

Metallpulverspritzguss | Spanlose Fertigung

Was ist MIM?

MIM ist die Abkürzung für Metal Injection Molding (Metallspritzgießen). Es ist ein Verfahren, bei dem eine Mischung aus einem Metallpulver und einem Bindemittel in eine Form geformt wird, bei dem dann die Mischung granuliert und die gewünschte Form der Ausgangsteile spritzgegossen wird. Danach läuft der Prozess durch das Hochtemperatursintern, um die erwarteten Metallteile mit Festigkeit zu erhalten.

Es handelt sich um eine fortschrittliche und ergänzende Technologie zur Herstellung von Metallteilen. Anders als bei der traditionellen Technologie werden bei der Herstellung von Metallkomponenten kleiner Größe und komplexer Formen in großen Mengen die Vorteile des MIM maximiert, so dass viele kleine und komplexe Metallteile, die wir heute verwenden, eine große Chance haben, durch MIM hergestellt zu werden.

Sehr gerne lassen wir unsere Erfahrungen von 18 Jahren auch in Ihre Komponenten bzw. Konstruktionen einfließen.

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Das MIM-Verfahren

1. Compounding

Der Metal Injection Molding (MIM)-Prozess beginnt mit der Compoundierung oder der Aufbereitung des Rohmaterials. Feines Metallpulver mit einer Partikelgröße von weniger als 20µ wird mit thermoplastischen und Wachsbindemitteln in genauen Mengen gemischt. Das Verhältnis von Metallpulver zu Bindemittel beträgt ungefähr 60:40 nach Volumen. Die Mischung wird in eine spezielle Mischeinrichtung 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 abgekühlt und dann zu frei fließenden Pellets (Ausgangsmaterial) granuliert, die von der Metallspritzgießmaschine angenommen werden.
2. Injection Molding

Das Spritzgießen ist in Ausrüstung und Technik identisch mit dem Kunststoff-Spritzgießen. Das granulierte Ausgangsmaterial wird in eine Spritzgussmaschine eingespeist, wo es erhitzt und unter hohem Druck in einen Formhohlraum gespritzt wird. Das geformte Teil (jetzt als "grünes Teil" bezeichnet) wird abgekühlt und dann aus der Form ausgestoßen, damit sich der Prozess wiederholen kann. Da nur die Bindemittel schmelzen (um die Metallpulver zu transportieren), erfolgt der gesamte Prozess bei etwa 200° C. Das Werkzeug kann für hohe Produktionsraten aus mehreren Kavitäten bestehen. Der Formhohlraum ist etwa 20% größer, um die beim Sintern auftretende Schrumpfung auszugleichen. Die Schrumpfungsänderung ist für jedes Material genau bekannt.
3. De-Binding

Nach dem Spritzgießen geht das Formteil zum nächsten Schritt über, der als Entbinderungs- oder Bindemittelentfernungsprozess bezeichnet wird. Die Entfernung des Bindemittels ist ein Prozess, bei dem die Bindemittelmaterialien aus der geformten MIM-Komponente entfernt werden. Dieser Prozess erfolgt in der Regel in mehreren Schritten, wobei der Großteil vor dem Sinterschritt entfernt wird und nur so viel Binder zurückbleibt, dass die Teile in den Sinterofen gelangen können. Die Binderentfernung kann durch mehrere Methoden erfolgen, wobei die beliebteste die Lösungsmittelextraktion ist. Nach der Bindemittelentfernung ist das Teil nun halb porös, wodurch das verbleibende Bindemittel während des Sinterprozesses leicht entweichen kann.
4. Sintering

Die entbinderten Teile werden auf keramische Absetzer gelegt, die in einen atmosphärisch kontrollierten Hochtemperatur-Sinterofen geladen werden. Die braunen Teile werden in einer Schutzatmosphäre langsam erhitzt, um die restlichen Bindemittel auszutreiben. Sobald die Bindemittel verdampft sind, wird das Metallteil auf hohe Temperatur erhitzt, wo der Hohlraum zwischen den Partikeln beseitigt wird, da die Partikel miteinander verschmelzen. Das Teil schrumpft isotropisch auf seine Konstruktionsmaße und verwandelt sich in einen dichten Festkörper. Die Dichte des gesinterten Teils ist bei den meisten Materialien typischerweise größer als 97% der theoretischen Dichte. Die hohe Dichte des gesinterten Teils verleiht dem Produkt Eigenschaften, die denen von Knetwerkstoffen ähnlich sind.
5. Finishing

Endbearbeitungs-/Bearbeitungsprozesse sind nicht Teil des Metallspritzgussverfahrens. Abhängig von den Endanforderungen können bestimmte Endbearbeitungs-/Bearbeitungsvorgänge am gesinterten Teil durchgeführt werden. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften kann wie bei jedem Metall eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Jede Art von Bearbeitungsoperation kann durchgeführt werden, um beim Metallpulverspritzgießen (MIM) Toleranzen zu erreichen, die präziser sind als das, was der Prozess liefern kann. Plattierungen und Beschichtungen können aufgrund der hohen Materialdichte leicht aufgetragen werden. Zahlreiche mechanische Montagetechniken wie Schweißen oder Kaltbearbeitung können ebenfalls erfolgreich eingesetzt werden.

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Materialbezeichnung	Legierung	Zustand	Streckgrenze YS (0,2%)(Mpa)	Zugfestigkeit UTS(Mpa)	Bruchdehnung %	Härte	Dichte g/cm3	Anmerkungen
Stahl
MIM4605 (Fe2Ni)	Ni:1.5-2.5% Mo: 0.75%max C:0.3-0.6% Fe Balance	gesintert	≥400	≥600	≥5	≥150HV10	≥7.6
MIM4605 (Fe2Ni)	Ni:1.5-2.5% Mo: 0.75%max C:0.3-0.6% Fe Balance	vergütet	1425	1610	3	50-60HRC	≥7.6
Edelstahl
MIM SS 316	C:0.08max Ni:4.5-7.0 Mo: 2.5-3.5 Cr:21-23 Fe Balance	gesintert	447	732	24	70-100HRB	7.6-7.8	nicht magnetisch
MIM SS 304	C:0.07max Ni:8-11% Cr:18-20% Fe Balance	gesintert	270	480	35	110-160Hv1	7.6-7.8	nicht magnetisch
MIM 17-4ph	C:0.07max Cr:15-18% Cu:3.5-5% Ni:3-5% Nb: 0.15-0.5% Fe Balance	gesintert	720	950	6	20-30HRC	7.6-7.8
MIM 17-4ph		vergütet	≥1950	≥1100	≥5	35-45HRC	7.6-7.8

Eigenschaften


MIM vs klassische Pulvermetallurgie	MIM vs mechanische Bearbeitung	MIM vs Feinguss
- Bei der MIM Fertigung können komplex geformte Teile hergestellt werden und vermeidet dabei die Zweitverarbeitung.	- Das MIM design spart Material ein und reduziert dadurch das Gesamtgewicht.	- Die Rauheit der MIM-Teil-Oberfläche ist vorteilhaft.
- Das MIM Erzeugnis hat eine hohe Dichte und eine gute Korrosionsbeständigkeit.	- Das MIM Verfahren kann nach dem Brechen des Angussmaterials wiederholt werden und beeinflusst dabei in keinem Fall die Produktleistung.	- MIM eignet sich besser für Fein- und Sacklochbohrungen.
- Während des Prozesses können zwei oder mehr "Pulvermetallurgie Produkte" in ein MIM Produkt verarbeitet werden, wodurch nicht nur Prozesse sondern auch Kosten eingespart werden.	- MIM kann aus dünnwandigen Produkten hergestellt werden. Das Minimum wird hier durch eine "Dicke" von 0,2mm beschrieben.	- MIM hat die Arbeitsbelastung der beiden Verarbeitungsprozesse erheblich reduziert

Bearbeitungsgenauigkeit


Charakteristik	Feinguss	MIM
Durchmesser des Lochs	2mm	0,4mm
Die maximale Tiefe von 2 mm Durchmesser des Sacklochs	2mm	20mm
Minimale Wanddicke	2mm	<1mm
Maximale Wanddicke	unbegrenzt	10mm
Toleranz von 4 mm Durchmesser	±0,2mm	0,06mm
Oberflächenrauheit (Ra)	5um	1um