MIMアディティブ・マニュファクチャリング

ミム・アディティブ・マニュファクチャリング とは、小型で複雑な金属部品を大量に生産する工業プロセスのことである。複合金属粉末原料は、射出成形装置を用いてグリーン状態の形状に成形され、脱バウンドされた後、完全な密度を達成するために焼結される。

MIMは、ポリマー射出成形とグリーンフォーミングの幾何学的柔軟性と金属合金の性能能力を活用します。付加製造プロセスが選択肢を広げる中、本ガイドはMIMの組成、特性、用途、仕様、プロセスフロー、サプライヤー、トレードオフ、FAQを網羅しています。

MIM合金の組成

MIM原料として多くの組成物が利用できる：

素材	一般合金	概要
ステンレス	316L、17-4PH、420	耐食性、高硬度、医療用
工具鋼	H13, P20	高強度、耐熱性、成形金型用
アルミニウム合金	2024, 6061, 7075	軽量、高強度対重量比
チタン合金	Ti-6Al-4V	航空宇宙用途の耐食性と高強度を備えた軽量タイプ
ニッケル合金	インコネル625および718	ターボ機械に適した耐熱・耐食性
タングステン	WHA、WC	バランシング用途に最適な極めて高い密度

ニーズに応じて、標準処方とカスタム処方の両方を用意している。

の性質 ミム・アディティブ・マニュファクチャリング

性能要件に合わせた組成に加え、得られる主な特性は以下の通り：

プロパティ	説明
密度	純金属に近い密度から95%を超える理論密度までの範囲
引張強さ	250MPa～1300MPa（補強戦略による
硬度	合金の選択により最大70HRCまで対応可能
耐食性	選択された組成に基づき、様々な抵抗レベルが可能
表面粗さ	成形時 <6μm Ra めっき/研磨後 <0.2μm Raまで
複雑な幾何学	成形は、他のプロセスでは達成できない複雑な形状を可能にする。
機能分解能	100μm以下の小さな溝、穴、ネジが可能。
肉厚	ジオメトリーに基づいて成形された～0.25mmの低い壁
公差	メタルAMより公差が厳しく、典型的な寸法公差は±0.3%

これらの能力により、MIMは最終用途の精密部品に適している。

MIM積層造形の応用

MIMの幾何学的な柔軟性とオーダーメイドの構成は、さまざまな産業に適している：

産業	コンポーネント例
自動車	ギア、ロッカーアーム、ターボチャージャー部品
航空宇宙	タービンブレード、インペラ、ノズルガイドベーン
銃器	トリガー、セーフティ、スライド、エジェクター、グリズル
医療/歯科	メスの柄、鉗子、頭蓋骨プレート、クラウン
石油・ガス	ボディ、ステム、アクチュエータを含むバルブ部品
マイクロエレクトロニクス	シールド、コネクタ、ピン、スペーサ、アクチュエータ

MIMはまた、大量生産の成形/形成作業が可能な金型インサートの作成にも役立つ。

MIM原料の仕様

原料の特性は、公差と特徴能力を慎重に管理する必要がある：

パラメータ	代表的な仕様	試験方法
粉体粒子径	3 - 20 μm	レーザー回折
パウダーローディング	>55 vol%	熱重量分析
粉末見掛け密度	2.5 - 4 g/cm3	ホール流量計
タップ密度	>4 g/cm3	タッピングボリューメーター
粘度曲線	せん断速度依存性	キャピラリーレオメトリー
ペレットサイズ分布	2 - 4 g 形状に敏感	ふるい分け

これらの仕様は、グリーンボディと焼結強度を確保しながら、金型流動性を促進する。

MIM製造プロセスの概要

1. 所望のパウダー＋バインダー・システムによる複合原料の開発
2. 原料をペレット化し、精密な容積制御を実現
3. 厳しい公差と表面仕上げの射出成形部品
4. 化学的に剥離し、ポリマー分を除去する
5. 理論密度92%以上の焼結ペレット
6. 形状が許せば、必要に応じてフィーチャーを加工する
7. 必要に応じて、補助的なメッキ、熱処理、コーティングなどを施す。
8. 生産における品質保証テストとバリデーション

これは、大量生産における信頼性のために最適化され続けている。

MIM装置および原料サプライヤー

会社概要	材料	能力
BASF	幅広いMIM合金	完全な品質の原料
サンドビック・オスプレイ	316L、17-4PH、その他	アトマイズのノウハウをMIMに移転
MPP	工具鋼、ステンレス鋼、カスタム	主要なMIM装置も
CNイノベーションズ	カスタム合金	斬新な作曲のスペシャリスト
パルマテック社	Ti合金、工具鋼、Fe合金、エキゾチック鋼	設備と原料

サプライヤーは、成形機や炉のような補完的な設備を提供し、ターンキー生産を可能にする。

MIM AMを考慮する際のトレードオフ

長所だ：

• 非常に複雑な形状とアセンブリの統合
• 均一な細粒による優れた機械的特性
• 成形時の表面仕上げの解像度が高い
• 一旦認定されれば、実証済みの大量生産スケーラビリティ
• 金属印刷に比べて原材料の無駄が少ない
• 既存の射出成形ノウハウを活用

短所だ：

• 原料の配合と金型にかかる初期費用が高い
• 新しい部品やアプリケーションのための集中的な資格認定
• 数ポンド以下の限られたサイズ
• 粉末として入手可能な合金に限定
• 一般に鍛造品より低い極限強度
• 数量が1万個を超えるまでは、部品単価が他のプロセスより高い

MIMは、その確立された実績により、小さな複雑な金属部品のスイートスポットに当たる。

よくある質問

MIMは実用的にどの程度の小さな形状を成形できるのか？

一般的な下限は、穴径が100～150ミクロン、金型肉厚が0.3mm（～12thou）程度で、形状によってはそれよりも薄くなる。

MIM部品のサイズ範囲の限界は何で決まりますか？

一般的に、長さ約5 "以上の薄肉形状を、たるみや歪みなしに扱うことは困難です。最大厚さは通常0.5インチ以下で、重量は最大5ポンドの範囲。

MIMは機能的に等級付けされた（FGM）複合材料を可能にするか？

そう、先進的な成形プロセスでは、製造中に一つの成形部品内で気孔率を調整したり、複数の粉末原料を空間的に傾斜させたりすることができるようになった。

MIMの原料として市販されている合金の数は？

60種類以上の基本配合が存在し、300系ステンレス鋼が市場全体の50%以上を占め、工具鋼、チタン合金、ニッケル超合金がこれに続く。

MIMの後、どのような仕上げ工程が一般的ですか？

一般的な二次加工には、バレル研磨／振動バリ取り、表面研磨、ショットピーニング、レーザーマーキング、不動態化処理、メッキ、熱処理、接合、検査などがある。

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