manufaktur aditif mim mengacu pada proses industri untuk memproduksi komponen logam yang kecil dan kompleks dengan volume tinggi. Bahan baku serbuk logam komposit dicetak menjadi bentuk green-state menggunakan peralatan cetak injeksi, debound, dan kemudian disinter untuk mencapai kepadatan penuh.
MIM memanfaatkan fleksibilitas geometris dari cetakan injeksi polimer dan green-forming dengan kemampuan kinerja paduan logam. Dengan proses manufaktur aditif yang memperluas opsi, panduan ini mencakup komposisi, properti, aplikasi, spesifikasi, aliran proses, pemasok, tradeoff, dan FAQ MIM.
Komposisi Paduan MIM
Banyak komposisi yang tersedia sebagai bahan baku MIM:
| Bahan | Paduan Umum | Ikhtisar |
|---|---|---|
| Baja tahan karat | 316L, 17-4PH, 420 | Tahan korosi, kekerasan tinggi, untuk penggunaan medis |
| Baja perkakas | H13, P20 | Kekuatan tinggi, tahan panas, untuk perkakas yang dicetak |
| Paduan aluminium | 2024, 6061, 7075 | Ringan, rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi |
| Paduan titanium | Ti-6Al-4V | Ringan dengan ketahanan terhadap korosi dan kekuatan tinggi untuk penggunaan ruang angkasa |
| Paduan nikel | Inconel 625 dan 718 | Tahan panas/korosi yang cocok untuk mesin turbo |
| Tungsten | WHA, WC | Kepadatan yang sangat tinggi, sempurna untuk menyeimbangkan aplikasi |
Formulasi standar dan khusus tersedia tergantung pada kebutuhan.
Properti dari manufaktur aditif mim
Selain komposisi yang disesuaikan dengan persyaratan kinerja, properti utama yang dihasilkan meliputi:
| Properti | Deskripsi |
|---|---|
| Kepadatan | Berkisar dari kerapatan logam murni yang mendekati hingga kerapatan teoretis yang lebih besar dari 95% |
| Kekuatan tarik | 250 MPa hingga lebih dari 1.300 MPa tergantung pada strategi penguatan |
| Kekerasan | Hingga 70 HRC dicapai berdasarkan pilihan paduan |
| Ketahanan korosi | Memungkinkan level resistensi yang bervariasi berdasarkan komposisi yang dipilih |
| Kekasaran permukaan | Seperti yang dicetak <6 μm Ra hingga <0,2 μm Ra setelah pelapisan / pemolesan |
| Geometri yang kompleks | Pencetakan memungkinkan bentuk yang rumit yang tidak dapat dicapai dengan proses lain |
| Resolusi fitur | Slot kecil, lubang, ulir hingga ~100 μm "dapat dicapai |
| Ketebalan dinding | Dinding serendah ~ 0,25 mm yang dibentuk berdasarkan geometri |
| Toleransi | Toleransi yang lebih ketat daripada logam AM, dimensi tipikal ± 0,3% |
Kemampuan ini membuat MIM cocok untuk komponen presisi penggunaan akhir.
Aplikasi Manufaktur Aditif MIM
Fleksibilitas geometris MIM dan komposisi yang disesuaikan sesuai dengan berbagai industri:
| Industri | Contoh Komponen |
|---|---|
| Otomotif | Roda gigi, lengan ayun, komponen turbocharger |
| Dirgantara | Bilah turbin, impeler, baling-baling pemandu nosel |
| Senjata api | Pemicu, pengaman, slide, ejektor, moncong |
| Medis/Gigi | Gagang pisau bedah, tang, lempeng tengkorak, mahkota |
| Minyak dan Gas | Bagian-bagian katup termasuk badan, batang, aktuator |
| Elektronik Mikro | Pelindung, konektor, pin, spacer, aktuator |
MIM juga membantu menciptakan sisipan perkakas yang mampu melakukan operasi pencetakan/pembentukan produksi massal.
Spesifikasi Bahan Baku MIM
Properti bahan baku memerlukan kontrol yang cermat untuk toleransi dan kemampuan fitur:
| Parameter | Spesifikasi Umum | Metode pengujian |
|---|---|---|
| Ukuran partikel bubuk | 3 - 20 μm | Difraksi laser |
| Pemuatan bubuk | > 55 vol% | Analisis termogravimetri |
| Kepadatan bubuk yang tampak jelas | 2,5 - 4 g/cm3 | Pengukur aliran aula |
| Kerapatan ketukan | > 4 g/cm3 | Mengetuk volumeter |
| Kurva viskositas | Tergantung pada laju geser | Reometri kapiler |
| Distribusi ukuran pelet | 2 - 4 g sensitif terhadap bentuk | Pengayakan |
Spesifikasi ini mendorong aliran cetakan sekaligus memastikan kekuatan green-body dan sinter.
Gambaran Umum Proses Manufaktur MIM
- Mengembangkan bahan baku komposit dengan sistem pengikat + bubuk yang diinginkan
- Bahan baku pelet untuk kontrol tembakan volumetrik yang presisi
- Bagian cetakan injeksi dengan toleransi yang ketat dan hasil akhir permukaan
- Secara kimiawi mengikat dan menghilangkan kandungan polimer
- Pelet sinter pada kepadatan teoritis> 92%
- Fitur mesin sesuai kebutuhan jika geometri memungkinkan
- Terapkan pelapisan tambahan, perlakuan panas, pelapisan, dll. jika perlu
- Pengujian dan validasi jaminan kualitas untuk produksi
Hal ini terus dioptimalkan untuk keandalan pada volume tinggi.
Pemasok Peralatan dan Bahan Baku MIM
| Perusahaan | Bahan | Kemampuan |
|---|---|---|
| BASF | Berbagai macam paduan MIM | Bahan baku berkualitas lengkap |
| Sandvik Osprey | 316L, 17-4PH, lebih banyak lagi | Keahlian atomisasi ditransfer ke MIM |
| MPP | Baja perkakas, baja tahan karat, khusus | Peralatan MIM terkemuka juga |
| Inovasi CN | Paduan khusus | Spesialis dalam komposisi novel |
| Parmatech Corp | Paduan Ti, baja perkakas, paduan Fe, eksotik | Peralatan dan bahan baku |
Pemasok menawarkan peralatan pelengkap seperti mesin cetak dan tungku untuk memungkinkan produksi siap pakai.
Pengorbanan Ketika Mempertimbangkan MIM AM
Kelebihan:
- Geometri dan rakitan yang sangat kompleks dikonsolidasikan
- Sifat mekanik yang sangat baik dari butiran halus yang seragam
- Resolusi permukaan akhir yang bagus seperti yang dicetak
- Skalabilitas produksi massal yang terbukti setelah memenuhi syarat
- Bahan baku yang terbuang rendah dibandingkan dengan pencetakan logam
- Memanfaatkan pengetahuan cetakan injeksi yang ada
Kekurangan:
- Biaya tinggi di muka untuk formulasi bahan baku dan peralatan
- Kualifikasi intensif untuk suku cadang dan aplikasi baru
- Kisaran ukuran terbatas hingga di bawah beberapa kilogram
- Terbatas pada paduan yang tersedia dalam bentuk bubuk
- Umumnya kekuatan akhir yang lebih rendah dari tempa
- Biaya per bagian lebih tinggi daripada proses lainnya hingga >10k volume
MIM sangat cocok untuk komponen logam kecil yang rumit dengan rekam jejak yang sudah mapan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Seberapa kecil fitur yang bisa dibentuk oleh MIM secara praktis?
Batas kisaran bawah yang umum adalah sekitar 100-150 mikron untuk diameter lubang dan ketebalan dinding cetakan sekitar 0,3 mm (~12 engkau), lebih tipis pada geometri tertentu.
Apa yang menentukan batas kisaran ukuran untuk komponen MIM?
Kesulitan umum menangani bentuk berdinding tipis dengan panjang aliran sekitar 5 "tanpa kendur atau distorsi. Ketebalan maksimum biasanya di bawah 0,5 "dan berat hingga kisaran 5 pon.
Apakah MIM mengizinkan komposit bergradasi fungsional (FGM)?
Ya, proses pencetakan canggih sekarang mendukung porositas yang disesuaikan atau bahan baku multi-bubuk bergradasi spasial dalam satu komponen cetakan selama proses produksi.
Berapa banyak paduan yang tersedia secara komersial sebagai bahan baku MIM?
Lebih dari 60+ formulasi dasar tersedia - baja tahan karat seri 300 terdiri dari lebih dari 50% dari total pasar, diikuti oleh baja perkakas, paduan titanium, dan superalloy nikel yang mengalami pertumbuhan.
Proses finishing apa yang biasanya mengikuti MIM?
Operasi sekunder yang umum dilakukan meliputi penyelesaian barel/deburring getaran, penggilingan permukaan, shot peening, penandaan laser, pasivasi, pelapisan, perlakuan panas, penggabungan, dan inspeksi.