MIM Additieve Productie

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

1. Ontwikkel composietgrondstoffen met het gewenste poeder + bindmiddelsysteem
2. Pelletiseren van grondstoffen voor nauwkeurige volumetrische shotregeling
3. Spuitgietonderdelen met nauwe toleranties en oppervlakteafwerking
4. Chemisch ontbinden en polymeer verwijderen
5. Sinterkorrels met >92% theoretische dichtheid
6. Machinefuncties indien nodig als de geometrie het toelaat
7. Pas indien nodig extra plating, warmtebehandeling, coating enz. toe.
8. 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.

ken meer 3D-printprocessen