MIM Additive Fertigung

mim additive Fertigung bezieht sich auf ein industrielles Verfahren zur Herstellung kleiner, komplexer Metallteile in großen Mengen. Ein Verbundwerkstoff aus Metallpulver wird mit Hilfe von Spritzgießmaschinen in eine grüne Form gebracht, entbunden und dann gesintert, um die volle Dichte zu erreichen.

MIM nutzt die geometrische Flexibilität des Polymerspritzgusses und der Grünformung mit der Leistungsfähigkeit von Metalllegierungen. Da die additiven Fertigungsverfahren die Möglichkeiten erweitern, befasst sich dieser Leitfaden mit MIM-Zusammensetzungen, -Eigenschaften, -Anwendungen, -Spezifikationen, -Prozessabläufen, -Lieferanten, -Kompromissen und FAQs.

Zusammensetzung von MIM-Legierungen

Viele Zusammensetzungen sind als MIM-Rohstoffe erhältlich:

Material	Gängige Legierungen	Übersicht
Rostfreier Stahl	316L, 17-4PH, 420	Korrosionsbeständig, hohe Härte, für medizinische Zwecke
Werkzeugstahl	H13, P20	Hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit, für geformte Werkzeuge
Aluminiumlegierung	2024, 6061, 7075	Geringes Gewicht, hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
Titan-Legierung	Ti-6Al-4V	Geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit für die Luft- und Raumfahrt
Nickel-Legierung	Inconel 625 und 718	Hitze-/Korrosionsbeständigkeit, geeignet für Turbomaschinen
Wolfram	WHA, WC	Extrem hohe Dichte, perfekt für Auswuchtanwendungen

Je nach Bedarf sind sowohl Standard- als auch kundenspezifische Formulierungen erhältlich.

Eigentum von mim additive Fertigung

Neben der auf die Leistungsanforderungen zugeschnittenen Zusammensetzung gehören zu den wichtigsten resultierenden Eigenschaften:

Eigentum	Beschreibung
Dichte	Spanne von nahezu reiner Metalldichte bis zu einer theoretischen Dichte von über 95%
Zugfestigkeit	250 MPa bis über 1300 MPa je nach Bewehrungsstrategie
Härte	Je nach Legierungswahl werden bis zu 70 HRC erreicht
Korrosionsbeständigkeit	Unterschiedliche Widerstandsniveaus je nach gewählter Zusammensetzung möglich
Oberflächenrauhigkeit	Wie geformt <6 μm Ra bis zu <0,2 μm Ra nach Plattieren/Polieren
Komplexe Geometrie	Formgebung ermöglicht komplizierte Formen, die mit anderen Verfahren nicht erreicht werden können
Auflösung der Funktion	Kleine Schlitze, Löcher, Gewinde bis zu ~100 μm " realisierbar
Wandstärke	Bis zu ~0,25 mm dünne Wände, die je nach Geometrie geformt werden
Toleranzen	Engere Toleranzen als bei Metall-AM, typisch ±0,3% der Abmessungen

Dank dieser Fähigkeiten eignet sich MIM für Präzisionskomponenten für den Endverbrauch.

Anwendungen von MIM Additive Manufacturing

Die geometrische Flexibilität und die maßgeschneiderte Zusammensetzung von MIM eignen sich für verschiedene Branchen:

Industrie	Beispiele für Komponenten
Automobilindustrie	Zahnräder, Kipphebel, Turboladerkomponenten
Luft- und Raumfahrt	Turbinenschaufeln, Laufräder, Düsenleitschaufeln
Feuerarme	Abzüge, Sicherungen, Schlitten, Ejektoren, Mündungen
Medizin/Zahnmedizin	Skalpellgriffe, Pinzetten, Schädelplatten, Kronen
Öl und Gas	Ventilteile, einschließlich Gehäuse, Spindeln, Stellantriebe
Mikroelektronik	Abschirmungen, Verbinder, Stifte, Abstandshalter, Betätigungselemente

MIM hilft auch bei der Herstellung von Werkzeugeinsätzen, die für die Massenproduktion von Guss- und Formgebungsverfahren geeignet sind.

MIM-Feedstock-Spezifikationen

Die Eigenschaften des Ausgangsmaterials erfordern eine sorgfältige Kontrolle der Toleranzen und der Funktionsfähigkeit:

Parameter	Typische Spezifikation	Prüfverfahren
Partikelgröße des Pulvers	3 - 20 μm	Laserbeugung
Pulverbeschickung	>55 vol%	Thermogravimetrische Analyse
Schüttgewicht des Pulvers	2,5 - 4 g/cm3	Hall-Durchflussmesser
Dichte des Gewindebohrers	>4 g/cm3	Anzapf-Volumenzähler
Viskositätskurve	abhängig von der Schergeschwindigkeit	Kapillarrheometrie
Verteilung der Pelletgröße	2 - 4 g formbedingt	Siebung

Diese Spezifikationen fördern das Fließen der Form und gewährleisten gleichzeitig die Festigkeit des Grünlings und des Sinters.

Überblick über den MIM-Herstellungsprozess

1. Entwicklung von Verbundwerkstoffen mit dem gewünschten Pulver- und Bindemittelsystem
2. Pelletieren von Rohmaterial für präzise volumetrische Schusskontrolle
3. Spritzgussteile mit engen Toleranzen und Oberflächengüte
4. Chemisch entbinden und Polymeranteile entfernen
5. Sintergranulat mit einer theoretischen Dichte von >92%
6. Bearbeitung von Merkmalen nach Bedarf, wenn es die Geometrie erlaubt
7. Gegebenenfalls zusätzliche Beschichtungen, Wärmebehandlungen, Beschichtungen usw. vornehmen
8. Qualitätssicherungsprüfungen und Validierung für die Produktion

Diese wird weiterhin auf Zuverlässigkeit bei hohen Stückzahlen optimiert.

Lieferanten von MIM-Ausrüstung und Rohmaterial

Unternehmen	Materialien	Fähigkeiten
BASF	Breite Palette an MIM-Legierungen	Vollständige Qualitätsrohstoffe
Sandvik Fischadler	316L, 17-4PH, mehr	Know-how in der Zerstäubung auf MIM übertragen
MPP	Werkzeugstähle, rostfreie Stähle, Sonderanfertigungen	Auch bei MIM-Ausrüstung führend
CN-Innovationen	Kundenspezifische Legierungen	Spezialisten für neuartige Kompositionen
Parmatech Corp.	Ti-Legierungen, Werkzeugstähle, Fe-Legierungen, Exoten	Ausrüstung und Ausgangsstoffe

Die Zulieferer bieten ergänzende Ausrüstungen wie Formmaschinen und Öfen an, um eine schlüsselfertige Produktion zu ermöglichen.

Kompromisse bei der Erwägung von MIM AM

Vorteile:

• Hochkomplexe Geometrien und Baugruppen konsolidiert
• Hervorragende mechanische Eigenschaften durch gleichmäßig feine Körner
• Große Auflösung der Oberfläche wie geformt
• Nachgewiesene Skalierbarkeit der Massenproduktion nach der Qualifizierung
• Geringe Rohstoffverschwendung im Vergleich zum Metalldruck
• Nutzung des vorhandenen Know-hows im Bereich Spritzgießen

Nachteile:

• Hohe Vorlaufkosten für die Formulierung von Rohstoffen und die Herstellung von Werkzeugen
• Intensive Qualifizierung für neue Teile und Anwendungen
• Begrenzter Größenbereich bis unter mehrere Pfund
• Beschränkt auf Legierungen, die als Pulver erhältlich sind
• Im Allgemeinen geringere Bruchfestigkeit als Schmiedestücke
• Kosten pro Teil höher als bei anderen Verfahren bis zu einem Volumen von mehr als 10k

MIM ist die ideale Lösung für kleine, komplexe Metallteile und hat sich bereits bewährt.

Häufig gestellte Fragen

Wie klein sind die Merkmale, die mit MIM praktisch geformt werden können?

Typische untere Grenzwerte liegen bei 100-150 Mikron für den Lochdurchmesser und Formwandstärken um 0,3 mm (~12 Thou), bei bestimmten Geometrien auch dünner.

Wodurch werden die Grenzen des Größenbereichs für MIM-Teile bestimmt?

Allgemeine Schwierigkeiten bei der Handhabung von dünnwandigen Formen über ca. 5" Fließlänge ohne Durchbiegung oder Verformung. Maximale Dicke typischerweise unter 0,5" und Gewichte bis zu 5 Pfund Bereich.

Erlaubt MIM funktional abgestufte Verbundwerkstoffe (FGM)?

Ja, fortschrittliche Formgebungsverfahren unterstützen jetzt maßgeschneiderte Porositäten oder räumlich abgestufte Mehrpulver-Einsatzstoffe innerhalb eines einzigen geformten Bauteils während der Herstellung.

Wie viele Legierungen sind im Handel als MIM-Rohstoffe erhältlich?

Es gibt mehr als 60 Basisformulierungen - mehr als 50% des Gesamtmarktes entfallen auf rostfreie Stähle der Serie 300, gefolgt von Werkzeugstählen, Titanlegierungen und Nickelsuperlegierungen, die ein Wachstum verzeichnen.

Welche Veredelungsprozesse folgen typischerweise auf MIM?

Zu den üblichen Sekundärbearbeitungen gehören Gleitschleifen/Gleitentgraten, Oberflächenschleifen, Kugelstrahlen, Lasermarkieren, Passivieren, Beschichten, Wärmebehandeln, Fügen und Prüfen.

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