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30 juillet 2013 | Oberflächen POLYSURFACES 02/2013 | Technique des matériaux

Kleine Metallteile effizienter sintern

Le moulage par injection de métal (MIM) est un processus complexe, qui offre encore un important de potentiel d’optimisation. De nouveaux supports ont été mis au point, spécialement pour le frittage. Déjà disponibles à partir d’une unité, à la demande des clients, ils permettent d’effectuer un frittage économique et peu énergivore des filigranes de pièces brutes en acier ou en titane.
Das Metal Injection Moulding (MIM), das heisst der Metallpulver-Spritzguss, ist inzwischen ein gefragtes Formgebungsverfahren für die kostengünstige Serienproduktion metallischer Klein(st)teile mit komplexen Geometrien und geringen Wandstärken. Die Stahl- oder Titanbauteile wiegen meistens zwischen 1 und 150 g. Ihre Herstellung erfolgt in einem mehrstufigen Prozess: Ein feines Metallpulver wird – versetzt mit Polymer-Wachs-Bindern – in einer Spritzgiessmaschine in die Form injiziert und nach dem Entbindern durch Sintern verfestigt.

Die bislang beim Sintern verwendeten Trägerstrukturen entsprechen allerdings längst nicht mehr dem Stand der Technik. Sie sind oft völlig überdimensioniert, auf sehr einfache Geometrien beschränkt und beanspruchen im Ofen viel Platz. Da sie beim Sintern ständig mit aufgeheizt werden, erhöhen sie den Energieverbrauch unnötig. Die WZR ceramic solutions GmbH hat deshalb moderne, formoptimierte Sinterträger (Sintertrays) entwickelt, die sich in Form und Grösse an die MIM-Bauteile anpassen lassen. Sie bestehen aus Aluminiumoxid, sind sehr leicht, haben eine geringe Masse und verkraften aufgrund ihrer porösen Werkstoffstruktur die verfahrensbedingten Temperaturwechsel deutlich besser als die derzeit verwendeten Trägerstrukturen.
 

Die neuen Keramik-Sinterträger lassen sich in Form und Grösse optimal an die Geometrie und Menge der MIM-Bauteile anpassen.
 
Für die Herstellung der neuen Sinterträger nutzt WZR seine eigenen Kapazitäten im Bereich des 3D-Druckens. Dieses Schichtbauverfahren kommt ohne teure Formwerkzeuge aus und bezieht die Geometriedaten direkt aus den Datensätzen marktüblicher CAD-Programme. Ähnlich einem Tintenstrahldrucker sprüht der 3D-Drucker einen Flüssigbinder auf das vordeponierte Aluminiumoxid-Granulat und baut die Strukturen schichtweise auf. Deren Verfestigung erfolgt durch einen abschliessenden Sinterprozess.
Diese Methode ermöglicht die ebenso schnelle wie kostengünstige Herstellung masse- und formoptimierter Sinterträger, welche die Energieeffizienz des MIM-Sinterns verbessern und eine wirtschaftliche Raumausnutzung der Ofenkammer ermöglichen. Bereits ab Losgrösse 1 sind innerhalb von drei Wochen nach Eingang der CAD-Daten massgeschneiderte – also in der Form exakt auf die MIM-Bauteile angepasste – Gestelle, Schalen oder Unterlagen verfügbar. Für das Sintern von MIM-Teilen aus Titan erhalten die Sinterträger zusätzlich eine schützende Beschichtung aus Zirconiumoxid. Das Leistungsspektrum von WZR deckt die gesamte Herstellung ab.
Das Metal Injection Moulding hat sich im Zuge der Miniaturisierung längst als vollwertiges Produktionsverfahren für kleine, filigrane Bauteile etabliert. Getriebekomponenten für den Uhrenbau oder Verbindungselemente für die Schmuckindustrie werden heute ebenso als MIM-Teile ausgeführt wie Operationsbestecke oder Klein(st)teile für die Elektronik. Umso wichtiger ist es daher, dass sich auch das Verfahren selbst immer weiter modernisiert. Die neuen Keramik-Sinterträger für das MIM-Sintern leisten dazu einen wertvollen Beitrag.
 
WZR ceramic solutions GmbH
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