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Komplexe Stahlteile per Metallspritzguß-Verfahren
REINER® bietet mit der MIM-Technologie (Metal Injection Moulding oder deutsch: Metallpulverspritzguss) eine neue Möglichkeit, Präzisionsstahlteile mit komplexen Formen wirtschaftlicher als bisher zu fertigen.
Das MIM Verfahren hat seinen konzeptionellen Ursprung in der Spritzgusstechnologie der Kunststoffe und bietet dieselbe, fast unbegrenzte Gestaltungsfreiheit hinsichtlich Geometrie und Werkstoff. Allerdings ist das Ergebnis ein hochfestes, metallisches Präzisionsteil. So können Hinterschneidungen, Bohrungen, Querbohrungen, Gewinde, Lamellen und selbst reliefartige Strukturen und Gravuren (z.B. Logo, Artikelnummer) beim Spritzguß-Produktionsprozess in einem einzigen Produktionsprozess und mit einem Höchstmaß an Präzision gefertigt werden. Darin besteht der wesentliche Vorteil gegenüber der klassischen spanenden Fertigung:
Viele sonst notwendige, einzelne Bearbeitungsschritte werden beim Metal Injection Moulding in einem einzigen Prozess vereint.
Wie die deutsche Bezeichnung „Pulverspritzgießen“ bereits andeutet, bildet ein hochfeines Metallpulver, versetzt mit einem Binder plus ggf. Legierungselementen, die materielle Grundlage für das Spritzgießen. Mit modernen Thermoplast-Spritzgießmaschinen wird das Ausgangsmaterial („Feedstock“) aufgeschmolzen und in das Werkzeug eingebracht. Nach der Abkühlung wird aus dem erstarrten Teil („Grünling“) in der anschließenden Entbinderung der Kunststoff herausgelöst, der ca. 10% Anteil am Metallpulver ausmacht. Das daraus entstehende, noch poröse Werkstück („Bräunling“) wird direkt anschließend knapp unter dem Schmelzpunkt gesintert.
REINER® Präzisionstechnik - Ideen präzise in Form gebracht
Wissenswertes über das MIM Verfahren
- Kompetenzübersicht Metal Injection Moulding (MIM)
- Ursprung und Erfahrung der REINER® Metal Injection Moulding Kompetenz
- Was zeichnet die durch Metallpulverspritzguss hergestellten MIM Teile aus?
- Vom Feedstock zum Grünteil zum Braunteil zum Spritzgussteil – wie entsteht ein Metallspritzguss Teil?
- Welche Vorteile bringt die Herstellung im MIM Verfahren?
- Hat das MIM Verfahren Nachteile?
- Was qualifiziert REINER® besonders zum Spritzgussteile Hersteller mit Metal Injection Molding Technologie?
Kompetenzübersicht Metal Injection Moulding (MIM)
Abmessungen
- 400x700mm Aufspannfläche WKZ
Teilegewicht
- max. 75g
Materialien
- verschiedene niedrig legierte Stähle. z.B. 100Cr6, rostfreie und hitzebeständige Stähle z.B. 316LA weitere Materialien auf Anfrage
Maschinentyp
- Arburg 270-MIM 50T Schließkraft
Losgrößen
- abhängig Teilegeometrie z.B. 5.000 - 20.000 Stück
MIM-Technologie bei REINER® eingesetzt
- seit 2000
Vorteile MIM-Technologie
- breites Anwendungsgebiet: Medizin-/Schließtechnik, Hand-/Elektrowerkzeuge, Luft- und Raumfahrt, Verteidigungsindustrie, Sensorik
- komplexe Geometrien mit Querbohrungen Gewinde, Lamellen
- kostengünstige Fertigung von hochvolumigen Bauteilen
- viele Feedstockalternativen
- Fertigung erfolgt mit wenig Materialabfall
- wenig Nach-, Endbearbeitungen
- hohe Sinterdichte
- hervorragende mechanische, magnetsiche, korrosive Eigenschaften können durch Beschichtungen, Wärmebehandlung erziehlt werden
Vorteile REINER®
- eigene Werkzeugkonstruktion, Formen- und Werkzeugbau mit langjähriger Erfahrung
- modernste CNC-Bearbeitungszentren für die Komplett-, Endbearbeitung
- Oberflächenbearbeitung wie galv./chemischer Oberfäche, u.v.m. durch zuverlässige Partner
Besonderes Knowhow in der MIM Technologie
- Fokus liegt auf kleinen, technischen Teilen
- 400x700mm Aufspannfläche WKZ
Teilegewicht
- max. 75g
Materialien
- verschiedene niedrig legierte Stähle. z.B. 100Cr6, rostfreie und hitzebeständige Stähle z.B. 316LA weitere Materialien auf Anfrage
Maschinentyp
- Arburg 270-MIM 50T Schließkraft
Losgrößen
- abhängig Teilegeometrie z.B. 5.000 - 20.000 Stück
MIM-Technologie bei REINER® eingesetzt
- seit 2000
Vorteile MIM-Technologie
- breites Anwendungsgebiet: Medizin-/Schließtechnik, Hand-/Elektrowerkzeuge, Luft- und Raumfahrt, Verteidigungsindustrie, Sensorik
- komplexe Geometrien mit Querbohrungen Gewinde, Lamellen
- kostengünstige Fertigung von hochvolumigen Bauteilen
- viele Feedstockalternativen
- Fertigung erfolgt mit wenig Materialabfall
- wenig Nach-, Endbearbeitungen
- hohe Sinterdichte
- hervorragende mechanische, magnetsiche, korrosive Eigenschaften können durch Beschichtungen, Wärmebehandlung erziehlt werden
Vorteile REINER®
- eigene Werkzeugkonstruktion, Formen- und Werkzeugbau mit langjähriger Erfahrung
- modernste CNC-Bearbeitungszentren für die Komplett-, Endbearbeitung
- Oberflächenbearbeitung wie galv./chemischer Oberfäche, u.v.m. durch zuverlässige Partner
Besonderes Knowhow in der MIM Technologie
- Fokus liegt auf kleinen, technischen Teilen
Ursprung und Erfahrung der REINER® Metal Injection Moulding Kompetenz
Als Hersteller von langlebigen mechanischen Hand- und Elektrostempeln stellt Ernst REINER® in Furtwangen im Schwarzwald seit jeher besondere Anforderungen an die dafür benötigten kleinen und oft komplexen Präzisionsbauteile. Neben der Wirtschaftlichkeit und Flexibilität in der Herstellung ist die Robustheit jedes Bauteils ein Garant für die Langlebigkeit und hohe Qualität des fertigen Produkts. REINER® eignete sich daher bereits im Jahr 2000 die Werkzeuge und das Know-how in der Anwendung des Pulverspritzgießens zur Sinterteile Herstellung an.
Von dieser Erfahrung profitiert heute, im Jahr 2021, nicht nur das eigene Produktportfolio von REINER®, sondern auch eine Vielzahl externer Kunden aus unterschiedlichsten Branchen: Medizin, Hand-, Elektrowerkzeuge, Luft- und Raumfahrt, Verteidigungsindustrie, Sensorik, Schließtechnik u.v.m.
Wann immer innovative Präzisionsteile zur Lösung technischer Herausforderungen verlangt werden oder ein komplexes Design auch herausragende Materialeigenschaften benötigt, gehört die REINER® Metal Injection Molding (MIM) Technologie zur ersten Ingenieurs-Wahl.
Von dieser Erfahrung profitiert heute, im Jahr 2021, nicht nur das eigene Produktportfolio von REINER®, sondern auch eine Vielzahl externer Kunden aus unterschiedlichsten Branchen: Medizin, Hand-, Elektrowerkzeuge, Luft- und Raumfahrt, Verteidigungsindustrie, Sensorik, Schließtechnik u.v.m.
Wann immer innovative Präzisionsteile zur Lösung technischer Herausforderungen verlangt werden oder ein komplexes Design auch herausragende Materialeigenschaften benötigt, gehört die REINER® Metal Injection Molding (MIM) Technologie zur ersten Ingenieurs-Wahl.
Was zeichnet die durch Metallpulverspritzguss hergestellten MIM Teile aus?
Die MIM Technologie befreit Designer und Konstrukteure von vielen früheren Fertigungs- und Kostenbeschränkungen, wenn es um kreative Lösungen für neue Produkte geht. Dabei stehen ihnen auch unzählige Materialien zur Verfügung, z.B. niedrig legierte Stähle wie 100Cr6, aber auch Edelstähle wie 316LA. Fragen Sie unsere Experten nach weiteren Materialien für Ihre individuelle Problemlösung!
Je kleiner ein Bauteil werden soll, desto mehr spielt das Metallpulverspritzgießen seine Vorteile aus. Im Alltag begegnen sie uns z.B. als Brillenkomponenten in Form winziger, hochbelastbarer Scharniere.
Im Gegensatz zum klassischen, spanenden Drehen werden hohe Oberflächengüten beim Spritzgießen bereits ohne Nachbearbeitung erreicht. Die grundlegende Materialeigenschaft der gesinterten Teile ermöglicht galvanische und elektrolytische Oberflächenveredelungen ohne Vorbehandlungen. Sie können also aus der Produktion heraus direkt vernickelt oder elektropoliert werden.
Je kleiner ein Bauteil werden soll, desto mehr spielt das Metallpulverspritzgießen seine Vorteile aus. Im Alltag begegnen sie uns z.B. als Brillenkomponenten in Form winziger, hochbelastbarer Scharniere.
Im Gegensatz zum klassischen, spanenden Drehen werden hohe Oberflächengüten beim Spritzgießen bereits ohne Nachbearbeitung erreicht. Die grundlegende Materialeigenschaft der gesinterten Teile ermöglicht galvanische und elektrolytische Oberflächenveredelungen ohne Vorbehandlungen. Sie können also aus der Produktion heraus direkt vernickelt oder elektropoliert werden.
Vom Feedstock zum Grünteil zum Braunteil zum Spritzgussteil – wie entsteht ein Metallspritzguss Teil?
In den chemischen und mechanischen Werkstoffeigenschaften müssen Sinterteile der Pulvermetallurgie aus dem Metal Injection Moulding keinen Vergleich mit spanend hergestellten Bauteilen scheuen. Sie besitzen eine sehr hohe Dichte von über 96%. Das gewählte Werkstoffmaterial kommt praktisch zu 100% zum Einsatz, da selbst der Abfall des Angusses wiederverwendet werden kann. Wie entsteht so ein Metal Injection Moulding / MIM Teil eigentlich?
Feedstock Herstellung
Am Anfang steht das gewünschte Material mit seinen Eigenschaften: Hierzu werden Metallpulver entsprechend der gewünschten Legierung sowie thermoplastische Kunststoffe als Binder zum „Feedstock“ vermischt. Dieser Powder-Mix wird unter Wärmezufuhr zu einer zähflüssigen Masse verknetet. Die Aufgabe des Binders ist der gleichmäßig gute Metallpulver-Transport während des Spritzgießens und die Gewährleistung einer hohen Festigkeit des Rohbauteils.
Metallspritzgießen: Der „Grünling“ entsteht
Das „Grünteil“, wie der Rohling auch bezeichnet wird, wird auf einer Spritzgussmaschine durch Spritzen des „Feedstocks“ in das Werkzeug unter hohem Druck erstellt. Dieser Rohling ist aufgrund das Binderanteils von 10 – 20 % größer als das Endprodukt, aber alle geometrischen Eigenschaften des gewünschten Bauteils sind im entsprechend vergrößerten Verhältnis bereits exakt definiert. Am Materialeingang der Spritzmaschine bleibt der Anguss übrig, der entfernt wird und dem Produktionsprozess wieder vollständig als Material zugeführt werden kann.
Entbindern zum „Braunling“
Im Folgeschritt muss das Bindemittel aus dem Rohling gelöst werden. Dies kann in der Entbinderung abhängig vom verwendeten „Feedstock“ durch Lösemittel, katalytisch oder thermisch erfolgen. Bei der Katalyse beispielsweise wird der Katalysator thermisch verdampft, reagiert mit dem Binder und entweicht als Gas aus dem Bauteil. Übrig bleibt aus der Entbinderung das Endmaterial als offenporiges Gebilde.
Sintern
Abhängig von der verwendeten Legierung des Werkstoffs werden die Bauteile bei Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt – zwischen 1200°C und 1400°C – gesintert. Während dieses Sintern-Prozesses „schrumpfen“ die Bauteile auf die vom Konstrukteur vorgegebene Zielgröße bzw. exakten Spezifikationsmaße. Grundsätzlich bezeichnet man das Metallpulverspritzgießen daher als endkonturnahes bzw. endkonturgetreues Herstellungsverfahren.
Nachbearbeitung
Grundsätzlich können Metal Injection Moulding / MIM-Teile allen denkbaren Wärme- und Oberflächenbehandlungen unterzogen werden, die auch bei konventionell gefertigten metallischen oder keramischen Bauteilen anwendbar sind. Dies sind beispielsweise:
- Oberflächenfinish: Sandstrahlen, Gleitschleifen, Polieren, Läppen
- Beschichtungstechnologie: Dünnschichttechnologie, Galvanisieren, Lackieren
- Verbindungstechnik: Laserschweißen, Löten, Montieren
- Wärmebehandlung: Härten, HIP (Heiß-Isostatisches Pressen)
- Spanende Bearbeitung: Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen, Reiben, Honen, Gewindeschneiden
- Umformtechnik: Kalibrieren
Welche Vorteile bringt die Herstellung im MIM Verfahren?
Das Metal Injection Moulding Verfahren spielt seine Vorteile immer dort aus, wo komplexe Geometrien, spezielle Werkstoffanforderungen, hohe Präzision und geringe Fehlerquoten gefordert sind. Die bei anderen Verfahren oft kostspieligen Nacharbeitensschritte können durch intelligentes Design und vorausdenkende Konstruktion vermieden werden, weil das Spritzgussteil bereits alle Bohrungen, Gewinde, Logos oder andere Beschriftungen in einem Arbeitsgang des Metallpulverspritzgießens erhält. Ein erfahrender Konstrukteur schafft es so mühelos, dass ganze Baugruppen in einem Stück gefertigt werden. Die Vorteile auf einen Blick:
- Wirtschaftliche Produktion von hochkomplexen Bauteilen in Großserienfertigung
- Kostengünstige Fertigung von hochvolumigen Bauteilen
- Einsatz hochfester metallischer Werkstoffe und Edelstähle mit hoher Sinterdichte
- Geringer Materialabfall bzw. hohe Wiederverwendbarkeit
- Einsparung kostenintensiver Montageprozesse
- Gewinde bereits in der Urform berücksichtigt
- Detailgetreue Abbildung kleinster Geometrien, Schriften, Reliefs und Strukturen
Hat das MIM Verfahren Nachteile?
Im Vergleich zu einfachen, rotationssymmetrischen Bauteilen unter Verwendung handelsüblicher Metalle und Edelstähle, ist das MIM Verfahren aufwändig und kostenintensiv. Der Entstehungsprozess von Feedstock über Grünling zu Braunling bis hin zum Sintern der Bauteile erfordert hohe Systemgenauigkeit im Umgang mit Metallpulvern, Bindern, Temperaturen und Werkzeugen. Je höher die Losgröße, desto wirtschaftlicher wird der Einsatz des MIM Metal Injection Molding Verfahrens.
Was qualifiziert REINER® besonders zum Spritzgussteile Hersteller mit Metal Injection Molding Technologie?
Die schwarzwälder Firma Ernst REINER® verfügt über eine eigene Werkzeugkonstruktion mit langjähriger Erfahrung. Unsere Mitarbeiter im Formenbau und Werkzeugbau haben sich insbesondere Lösungs-Know-how in der Planung und Konstruktion von kleinen und technischen Teilen erarbeitet. In modernsten CNC-Bearbeitungszentren erhalten die MIM Teile ihr Finish in der Komplett- und Endbearbeitung.
REINER® Präzisionstechnik - Ideen präzise in Form gebracht
REINER® Präzisionstechnik - Ideen präzise in Form gebracht
