mim additieve productie verwijst naar een industrieel proces om kleine, complexe metalen onderdelen in grote volumes te produceren. Een samengesteld metaalpoeder wordt met behulp van spuitgietapparatuur in een groene vorm gegoten, ontbraamd en vervolgens gesinterd om de volledige dichtheid te bereiken.
MIM maakt gebruik van de geometrische flexibiliteit van spuitgieten van polymeren en 'green-forming' met de prestaties van metaallegeringen. Nu de mogelijkheden van additieve productieprocessen toenemen, behandelt deze gids de samenstellingen, eigenschappen, toepassingen, specificaties, processtromen, leveranciers, afwegingen en veelgestelde vragen van MIM.
Samenstelling van MIM-legeringen
Er zijn veel samenstellingen beschikbaar als basismateriaal voor MIM:
| Materiaal | Gemeenschappelijke legeringen | Overzicht |
|---|---|---|
| Roestvrij staal | 316L, 17-4PH, 420 | Corrosiebestendig, hoge hardheid, voor medisch gebruik |
| Gereedschapsstaal | H13, P20 | Hoge sterkte, hittebestendigheid, voor spuitgieten van gereedschap |
| Aluminium profiel | 2024, 6061, 7075 | Lichtgewicht, hoge sterkte-gewicht verhouding |
| Titanium legering | Ti-6Al-4V | Lichtgewicht met corrosiebestendigheid en hoge sterkte voor gebruik in de ruimtevaart |
| Nikkel legering | Inconel 625 en 718 | Hitte-/corrosiebestendigheid geschikt voor turbomachines |
| Wolfraam | WHA, WC | Extreem hoge dichtheid, perfect voor balanstoepassingen |
Zowel standaard als aangepaste formuleringen zijn beschikbaar afhankelijk van de behoeften.
Eigenschappen van mim additieve productie
Naast de samenstelling op maat van de prestatievereisten zijn de belangrijkste resulterende eigenschappen onder andere:
| Eigendom | Beschrijving |
|---|---|
| Dikte | Variërend van bijna zuivere metaaldichtheid tot meer dan 95% theoretische dichtheid |
| Treksterkte | 250 MPa tot meer dan 1300 MPa afhankelijk van versterkingsstrategieën |
| Hardheid | Tot 70 HRC, afhankelijk van de legering die je kiest |
| Corrosieweerstand | Verschillende weerstandsniveaus mogelijk op basis van geselecteerde samenstellingen |
| Oppervlakteruwheid | Als gegoten <6 μm Ra tot <0,2 μm Ra na plateren/polijsten |
| Complexe geometrie | Molding maakt ingewikkelde vormen mogelijk die met andere processen onbereikbaar zijn |
| Eigenschap resolutie | Kleine sleuven, gaten, draden tot ~100 μm " haalbaar |
| Wanddikte | Wanden tot ~0,25 mm gegoten op basis van geometrie |
| Toleranties | Nauwere toleranties dan metaal AM, typische ±0,3% van afmetingen |
Deze mogelijkheden maken MIM geschikt voor precisiecomponenten voor eindgebruik.
Toepassingen van MIM Additive Manufacturing
De geometrische flexibiliteit en samenstelling op maat van MIM zijn geschikt voor verschillende industrieën:
| Industrie | Voorbeelden van componenten |
|---|---|
| Automobiel | Tandwielen, tuimelaars, onderdelen turbocompressor |
| Lucht- en ruimtevaart | Turbinebladen, waaiers, schoepen voor straalpijpen |
| Vuurwapens | Trekkers, veiligheidspallen, schuiven, uitwerpers, snuiten |
| Medisch/tandheelkundig | Scalpelheften, tangen, schedelplaten, kronen |
| Olie en gas | Onderdelen van kleppen, inclusief behuizingen, stelen, actuators |
| Micro-elektronica | Schilden, connectoren, pennen, afstandsstukken, actuatoren |
MIM helpt ook bij het maken van gereedschapsinzetten die geschikt zijn voor spuitgieten en vormen in massaproductie.
Specificaties MIM Grondstoffen
De eigenschappen van de grondstof vereisen een zorgvuldige controle op toleranties en eigenschappen:
| Parameter | Typische specificatie | Test methode |
|---|---|---|
| Deeltjesgrootte poeder | 3 - 20 μm | Laserdiffractie |
| Laden van poeder | >55 vol% | Thermogravimetrische analyse |
| Schijnbare dichtheid poeder | 2,5 - 4 g/cm3 | Hall-debietmeter |
| Tik op dichtheid | >4 g/cm3 | Volumeter aftappen |
| Viscositeitscurve | Afhankelijk van de afschuifsnelheid | Capillaire reometrie |
| Korrelgrootteverdeling | 2 - 4 g vormgevoelig | Zeven |
Deze specificaties bevorderen de vloei van de gietvorm en garanderen tegelijkertijd de sterkte van het groene lichaam en de sintering.
Overzicht van het MIM productieproces
- Ontwikkel composietgrondstoffen met het gewenste poeder + bindmiddelsysteem
- Pelletiseren van grondstoffen voor nauwkeurige volumetrische shotregeling
- Spuitgietonderdelen met nauwe toleranties en oppervlakteafwerking
- Chemisch ontbinden en polymeer verwijderen
- Sinterkorrels met >92% theoretische dichtheid
- Machinefuncties indien nodig als de geometrie het toelaat
- Pas indien nodig extra plating, warmtebehandeling, coating enz. toe.
- Kwaliteitstesten en validatie voor productie
Dit blijft geoptimaliseerd voor betrouwbaarheid bij hoge volumes.
MIM-apparatuur en grondstofleveranciers
| Bedrijf | Materialen | Mogelijkheden |
|---|---|---|
| BASF | Breed assortiment MIM-legeringen | Volledige kwaliteit grondstoffen |
| Sandvik Visarend | 316L, 17-4PH, meer | Verstuivingsexpertise overgedragen aan MIM |
| MPP | Gereedschapsstaal, roestvrij staal, maatwerk | Ook toonaangevende MIM-apparatuur |
| CN Innovaties | Aangepaste legeringen | Specialisten in nieuwe composities |
| Parmatech Corp | Ti legeringen, gereedschapsstaal, Fe legeringen, exoten | Apparatuur en grondstoffen |
Leveranciers bieden aanvullende apparatuur zoals spuitgietmachines en ovens om kant-en-klare productie mogelijk te maken.
Afwegingen bij het overwegen van MIM AM
Voordelen:
- Zeer complexe geometrieën en samenstellingen geconsolideerd
- Uitstekende mechanische eigenschappen door uniforme fijne korrels
- Resolutie met grote oppervlakteafwerking zoals gegoten
- Bewezen schaalbaarheid van massaproductie na kwalificatie
- Weinig verspilling van grondstoffen ten opzichte van metaalprinten
- Maakt gebruik van bestaande spuitgietknowhow
Minpunten:
- Hoge aanloopkosten voor formulering van grondstoffen en gereedschap
- Intensieve kwalificatie voor nieuwe onderdelen en toepassingen
- Beperkt tot enkele kilo's
- Beperkt tot legeringen die beschikbaar zijn als poeder
- Over het algemeen lagere eindsterkte dan smeedstukken
- Kosten per onderdeel hoger dan andere processen tot >10k volume
MIM is de ideale oplossing voor kleine complexe metalen onderdelen en heeft een bewezen staat van dienst.
Veel Gestelde Vragen
Hoe klein kan MIM praktisch vormen?
Typische ondergrenzen voor het bereik liggen rond 100-150 micron voor de gatdiameter en matrijswanddiktes rond 0,3 mm (~12 thou), dunner in bepaalde geometrieën.
Wat bepaalt de grenzen van het maatbereik voor MIM-onderdelen?
Algemeen probleem bij het hanteren van dunwandige vormen met een doorlooplengte van meer dan ongeveer 5" zonder door te buigen of te vervormen. Maximale dikte meestal minder dan 0,5" en gewichten tot 5 pond.
Maakt MIM functioneel gesorteerde (FGM) composieten mogelijk?
Ja, geavanceerde spuitgietprocessen ondersteunen nu op maat gemaakte porositeiten of ruimtelijk gesorteerde grondstoffen met meerdere poeders binnen één spuitgietcomponent tijdens de productie.
Hoeveel legeringen zijn er commercieel beschikbaar als grondstof voor MIM?
Er bestaan meer dan 60 basisformuleringen - roestvast staal van de 300-serie is goed voor meer dan 50% van de totale markt, gevolgd door gereedschapsstaal, titaanlegeringen en nikkelsuperlegeringen die groei vertonen.
Welke afwerkingsprocessen volgen doorgaans op MIM?
Veel voorkomende secundaire bewerkingen zijn onder andere vatafwerking/vibratorisch ontbramen, oppervlakteslijpen, shotpeening, lasermarkeren, passiveren, plating, warmtebehandeling, verbinden en inspectie.
