Fabrication additive MIM

fabrication additive mim désigne un processus industriel permettant de produire de petites pièces métalliques complexes en grandes quantités. Une poudre métallique composite est moulée à l'état vert à l'aide d'un équipement de moulage par injection, ébarbée, puis frittée pour atteindre une densité maximale.

Le MIM exploite la flexibilité géométrique du moulage par injection de polymères et du green-forming avec la capacité de performance des alliages métalliques. Les procédés de fabrication additive offrant de plus en plus d'options, ce guide couvre les compositions, les propriétés, les applications, les spécifications, les flux de processus, les fournisseurs, les compromis et les questions fréquemment posées sur le MIM.

Composition des alliages MIM

De nombreuses compositions sont disponibles comme matières premières pour le MIM :

Matériau	Alliages courants	Vue d'ensemble
Acier inoxydable	316L, 17-4PH, 420	Résistant à la corrosion, haute dureté, pour usages médicaux
Acier à outils	H13, P20	Haute résistance, résistance à la chaleur, pour l'outillage moulé
Alliage d'aluminium	2024, 6061, 7075	Léger, rapport résistance/poids élevé
Alliage de titane	Ti-6Al-4V	Légèreté, résistance à la corrosion et grande solidité pour les applications aérospatiales
Alliage de nickel	Inconel 625 et 718	Résistance à la chaleur et à la corrosion adaptée aux turbomachines
Tungstène	WHA, WC	Densité extrêmement élevée, parfaite pour les applications d'équilibrage

Des formulations standard et personnalisées sont disponibles en fonction des besoins.

Propriétés de fabrication additive mim

En plus d'une composition adaptée aux exigences de performance, les principales propriétés obtenues sont les suivantes :

Propriété	Description
Densité	Densité allant de celle d'un métal presque pur à une densité théorique supérieure à 95%
Résistance à la traction	250 MPa à plus de 1300 MPa en fonction des stratégies de renforcement
Dureté	Jusqu'à 70 HRC selon le choix de l'alliage
Résistance à la corrosion	Différents niveaux de résistance possibles en fonction des compositions choisies
Rugosité de la surface	Tel que moulé <6 μm Ra jusqu'à <0,2 μm Ra après placage/polissage.
Géométrie complexe	Le moulage permet d'obtenir des formes complexes impossibles à réaliser avec d'autres procédés.
Résolution de l'article	Petites fentes, trous, filets jusqu'à ~100 μm " réalisables.
Epaisseur de la paroi	Parois de ~0,25 mm moulées en fonction de la géométrie
Tolérances	Tolérances plus étroites que pour le métal AM, typiquement ±0,3% des dimensions

Ces capacités font que le MIM convient aux composants de précision destinés à une utilisation finale.

Applications de la fabrication additive MIM

La flexibilité géométrique du MIM et sa composition sur mesure conviennent à diverses industries :

L'industrie	Exemples de composants
Automobile	Engrenages, culbuteurs, composants du turbocompresseur
Aérospatiale	Aubes de turbines, roues à aubes, aubes directrices de buses
Armes à feu	Gâchettes, sécurités, glissières, éjecteurs, museaux
Médical/Dentaire	Poignées de bistouri, pinces, plaques crâniennes, couronnes
Pétrole et gaz	Pièces de vannes, y compris les corps, les tiges et les actionneurs
Micro-électronique	Blindages, connecteurs, broches, entretoises, actionneurs

La MIM permet également de créer des inserts d'outillage capables de réaliser des opérations de moulage et de formage en série.

Spécifications des matières premières pour le MIM

Les propriétés des matières premières nécessitent un contrôle minutieux de la tolérance et de la capacité des caractéristiques :

Paramètres	Spécification typique	Méthode d'essai
Taille des particules de poudre	3 - 20 μm	Diffraction laser
Chargement de poudre	>55 vol%	Analyse thermogravimétrique
Densité apparente de la poudre	2,5 - 4 g/cm3	Débitmètre à effet Hall
Densité du robinet	>4 g/cm3	Volumètre à taraudage
Courbe de viscosité	Dépend du taux de cisaillement	Rhéométrie capillaire
Distribution de la taille des granulés	2 - 4 g sensibles à la forme	Tamisage

Ces spécifications favorisent l'écoulement du moule tout en garantissant la résistance du corps vert et du fritté.

Aperçu du processus de fabrication MIM

1. Développer des matières premières composites avec le système poudre + liant souhaité
2. Pelletisation de la matière première pour un contrôle volumétrique précis de la grenaille
3. Pièces moulées par injection avec des tolérances et une finition de surface étroites
4. Débobinage chimique et élimination des polymères
5. Granulés de frittage à une densité théorique >92%
6. Usiner les caractéristiques selon les besoins si la géométrie le permet
7. Appliquer, si nécessaire, des mesures supplémentaires de placage, de traitement thermique, de revêtement, etc.
8. Essais d'assurance qualité et validation pour la production

Ce système continue d'être optimisé pour assurer la fiabilité des volumes élevés.

Fournisseurs d'équipements et de matières premières pour le MIM

Entreprise	Matériaux	Capacités
BASF	Large gamme d'alliages MIM	Des matières premières de qualité complète
Sandvik Osprey	316L, 17-4PH, plus	L'expertise en matière d'atomisation transférée au MIM
PPM	Aciers à outils, aciers inoxydables, sur mesure	Équipements de pointe pour le MIM également
CN Innovations	Alliages sur mesure	Spécialistes des compositions inédites
Parmatech Corp	Alliages de Ti, aciers à outils, alliages de Fe, produits exotiques	Équipements et matières premières

Les fournisseurs proposent des équipements complémentaires tels que des machines de moulage et des fours pour permettre une production clé en main.

Compromis lors de l'examen du MIM AM

Pour :

• Géométries et assemblages très complexes consolidés
• Excellentes propriétés mécaniques grâce à des grains fins et uniformes
• Excellente résolution de l'état de surface tel que moulé
• Évolutivité prouvée de la production de masse une fois la qualification obtenue
• Faible perte de matière première par rapport à l'impression sur métal
• Exploitation du savoir-faire existant en matière de moulage par injection

Cons :

• Coûts initiaux élevés pour la formulation des matières premières et l'outillage
• Qualification intensive pour les nouvelles pièces et applications
• Taille limitée à moins d'un kilo
• Limité aux alliages disponibles sous forme de poudres
• Résistance ultime généralement inférieure à celle des pièces forgées
• Coût par pièce plus élevé que les autres procédés jusqu'à un volume >10k

Grâce à son expérience reconnue, le procédé MIM est idéal pour les petites pièces métalliques complexes.

Questions fréquemment posées

Jusqu'à quel point le MIM permet-il de mouler des pièces de petite taille ?

Les limites inférieures typiques se situent autour de 100-150 microns pour le diamètre des trous et l'épaisseur des parois des moules autour de 0,3 mm (~12 thou), plus fine dans certaines géométries.

Qu'est-ce qui détermine les limites de la gamme de tailles pour les pièces MIM ?

Difficulté générale à manipuler des formes à parois minces sur une longueur d'écoulement d'environ 5" sans affaissement ni déformation. L'épaisseur maximale est généralement inférieure à 0,5" et le poids peut atteindre 5 livres.

Le MIM permet-il l'utilisation de composites à gradient fonctionnel (FGM) ?

Oui, les procédés de moulage avancés permettent désormais d'obtenir des porosités sur mesure ou des matières premières multi-poudres à gradation spatiale au sein d'un seul composant moulé pendant la fabrication.

Combien d'alliages sont disponibles dans le commerce comme matières premières pour le MIM ?

Il existe plus de 60 formulations de base - les aciers inoxydables de la série 300 représentent plus de 50% du marché total, suivis par les aciers à outils, les alliages de titane et les superalliages de nickel qui connaissent une croissance.

Quels sont les processus de finition qui suivent généralement le MIM ?

Les opérations secondaires courantes comprennent la finition au tonneau/l'ébavurage vibratoire, le meulage de surface, le grenaillage de précontrainte, le marquage au laser, la passivation, le placage, le traitement thermique, l'assemblage et l'inspection.

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