Metallpulverspritzgießen - Revolution der Metallkomponentenherstellung

Metallpulverspritzgießen (METAL INJECTION MOLDING - MIM) ist eine bahnbrechende Technologie zur kostengünstigen Herstellung hochwertiger Metallkomponenten. Wir berichten über Geschichte von MIM, den Herstellungsprozess, sowie Vorteile und typische Anwendungen. Tauchen wir ein!

Inhaltsverzeichnis

Geschichte des Metallpulverspritzgießens
Was ist Metallpulverspritzgießen?
Vorteile von Metallpulverspritzguß
Anwendungen MIM 
Maschinen beim Metallpulverspritzgießen
Fazit

Geschichte des Metallpulverspritzgießens (Metal Injection Molding - MIM)

Die Anfänge des Pulverspritzgießens reichen bis in die 1970er Jahre zurück. Forscher suchten damals nach innovativen Methoden, um komplexe Metallkomponenten kosteneffizient herzustellen. Die Idee, Pulvermetallurgie mit Spritzgussverfahren zu kombinieren, entstand als Antwort auf die Herausforderung, hochpräzise Teile mit komplexen Formen herzustellen, die mit herkömmlichen Methoden nicht möglich waren.

Mit der Zeit wurden die Techniken und das Verständnis für das Metallpulverspritzgießen kontinuierlich verbessert. Neue Materialien, Bindemittel und Sintertechniken wurden entwickelt, um die mechanischen Eigenschaften und die Qualität der Endprodukte zu optimieren. Dies wurde auch auf technisches Keramik angewandt. Heute ist das Metallpulverspritzgießen als Metal Injection Molding (MIM) bekannt und hat sich zu einer zentralen Fertigungsmethode für hochwertige Metallkomponenten entwickelt.

Was ist Metal Injection Molding (MIM)?

MIM ist ein innovatives Fertigungsverfahren, das die Vorteile von Pulvermetallurgie und Kunststoffspritzguss kombiniert. Es ermöglicht die kostengünstige Herstellung hochpräziser und komplexer Metallkomponenten in großen Stückzahlen. Der MIM-Prozess besteht aus sechs Schritten:

• Pulverbereitungsphase: In dieser Phase werden feine Metallpulver sorgfältig ausgewählt und mit Bindemitteln und Zusatzstoffen vermischt. Das resultierende Pulvergemisch bildet die Grundlage für die weiteren Schritte.
• Spritzguss der Masse: Das vorbereitete Pulver wird in eine Spritzgussmaschine gegeben, wo es mithilfe des Bindemittels zu einer formbaren Masse verarbeitet wird. Diese Masse kann in komplexe Werkzeugformen gespritzt werden. Man nennt sie Grünling oder Grünteil. 
• Dichtebestimmung: Die Dichtemessung des Grünlings wird üblicherweise nach dem Spritzguss, also unmittelbar nachdem das Teil geformt wurde, durchgeführt. Die Messung wird in der Regel mit zerstörungsfreien Prüfverfahren wie der Archimedes-Methode durchgeführt. 
• Entbinderung: Nach dem Spritzguss wird das Werkstück in einem Ofen erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen. Dadurch wird das Werkstück porös, behält aber seine Form.
• Sintern: Das Werkstück wird in einem kontrollierten Ofen unter hohen Temperaturen gesintert, wodurch die Metallpartikel miteinander verschmelzen. Das Werkstück wird dicht und erhält seine endgültigen mechanischen Eigenschaften.
• Nachbearbeitung: Einige Teile können nach dem Sintern eine Nachbearbeitung benötigen, um Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheit zu optimieren.

Vorteile des Pulverspritzgießens 

MIM bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die es zu einer attraktiven Wahl für die Metallkomponenten-Herstellung machen:

• Komplexe Geometrien: Durch Metallpulverspritzguß können hochkomplexe Geometrien hergestellt werden, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden schwer realisierbar wären. Das ermöglicht die Konstruktion präziser und funktionaler Teile mit hoher Designfreiheit.
• Materialeffizienz: MIM nutzt das Material effizienter als traditionelle Zerspanungstechniken, da nur so viel Material verwendet wird, wie tatsächlich für das Endprodukt benötigt wird. Das reduziert den Materialverschnitt erheblich und spart Kosten.
• Kostenersparnis: Da MIM komplexe Teile in einem einzigen Prozessschritt herstellt, sind weniger Montageschritte erforderlich, was zu einer deutlichen Kostenersparnis führt. Die Massenproduktion von MIM-Komponenten ist kostengünstiger als die Herstellung von Einzelteilen.

Anwendungen von Metallpulverspritzguß

MIM findet in verschiedenen Branchen breite Anwendung, darunter:

• Medizintechnik: Metallpulverspritzgießen wird für die Herstellung von chirurgischen Instrumenten, Implantaten und anderen medizinischen Geräten verwendet, die hohe Präzision und biokompatible Eigenschaften erfordern.
• Automobilindustrie: In der Automobilbranche werden MIM-Komponenten in Getrieben, Bremsen und elektrischen Antriebssträngen eingesetzt, um die Leistung und Effizienz der Fahrzeuge zu verbessern.
• Elektronik: Es ermöglicht die kostengünstige Herstellung von elektronischen Komponenten wie Steckverbindern, Schaltern und Sensoren.
• Verteidigung und Luftfahrt: In diesen Branchen wird dieses Verfahren für die Produktion von Teilen verwendet, die hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit erfordern.

Maschinen für Metallpulverspritzguß (MIM)

Metallpulverspritzgießen ist ein hochpräzises Fertigungsverfahren, das spezielle Anforderungen an die eingesetzten Maschinen stellt. Diese Maschinen müssen eine hohe Leistungsfähigkeit und Präzision bieten, um die feinen Metallpulver und speziellen Bindemittel homogen zu mischen und die Masse präzise in die Werkzeugformen einzuspritzen. Kontrollierte Temperaturbedingungen in den Öfen sind entscheidend für die Entbinderung und das Sintern, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Die Auswahl moderner und leistungsfähiger Pulverspritzgußmaschinen ist entscheidend für den Erfolg des Herstellungsprozesses.

Die wichtigsten Maschinen sind:

Pulvermischer: Ein Pulvermischer wird verwendet, um die feinen Metallpulver mit speziellen Bindemitteln und Zusatzstoffen zu einer homogenen Masse zu vermischen. Die gleichmäßige Verteilung der Komponenten ist entscheidend für die Qualität der Endprodukte.

Spritzgussmaschine: Die Spritzgussmaschine ist zentral für den Prozess. Sie spritzt die vorbereitete Masse in die Werkzeugformen, die die gewünschte Geometrie der Teile definieren. Hochmoderne Maschinen und präzise Prozesssteuerung sind entscheidend, um die Qualität und Konsistenz der MIM-Teile zu gewährleisten.

Entbinderungsofen: Nach dem Metallspritzguss werden die geformten Teile in einem Entbinderungsofen erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen. Dieser Entbinderungsprozess ist entscheidend, um eine gleichmäßige Porosität in den Werkstücken zu erzeugen.

Sinterofer: Der Sinterofen ist ein Hochtemperaturofen, der die entbundenen Teile sintert, wodurch die Metallpartikel miteinander verschmelzen. Durch diesen Schritt erhalten die Teile ihre endgültige Festigkeit und Dichte.

Nachbearbeitungsmaschinen: Je nach den Anforderungen und dem gewünschten Endprodukt können weitere Nachbearbeitungsschritte notwendig sein. Dazu gehören zum Beispiel Schleifen, Polieren oder Bearbeitung der Oberflächen.

Die Auswahl und Verwendung spezifischer Maschinen hängt von den Anforderungen des jeweiligen MIM-Prozesses und den gewünschten Eigenschaften der hergestellten Teile ab. 

Fazit

Metallpulverspritzgießen ist zweifellos eine revolutionäre Technologie für die Herstellung hochwertiger Metallkomponenten. Die Vorteile dieses Verfahrens in Bezug auf komplexe Geometrien, Materialeffizienz und Kostenersparnis machen es zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Branchen.