Nuove tecnologie di stampaggio a iniezione di metalli: processo μ-MIM e processo 2C-MIM.
Inoltre, rispetto allo stampaggio a microiniezione di plastica, il processo di produzione bimetallica sviluppato da μ-MIM consente di collegare due materiali metallici differenti (co-iniezione bimetallica) durante il processo di stampaggio a iniezione.
1. MIM a due componenti (2C-MIM)
Come metodo di produzione di parti bimetalliche, è stato sviluppato il processo 2C-MIM (Two-Component MIM). Il vantaggio principale del 2C-Processo Mim Il vantaggio principale è che due materiali con proprietà diverse possono essere combinati direttamente in un unico processo produttivo, riducendo così le successive operazioni di giunzione (come saldatura, rivettatura, assemblaggio e fissaggio, ecc.).
I componenti che la tecnologia 2C-MIM è in grado di produrre spaziano da parti cave con complesse strutture interne a componenti flessibili e smontabili.
L'obiettivo di tutta la ricerca è produrre componenti ingegneristici funzionali e migliorati a un costo vantaggioso. Per i componenti soggetti a usura, è possibile rinforzare localmente solo le parti chiave, come la superficie di attrito, con materiali più duri o più resistenti all'usura, e le altre parti strutturali con materiali relativamente economici.
Per produrre componenti bimetallici, non basta comprendere la forma di stampaggio a iniezione dei due materiali; la chiave è che i due materiali possano essere sinterizzati nello stesso forno e nella stessa atmosfera di sinterizzazione. Poiché il tasso di ritiro dei due componenti non è lo stesso durante la sinterizzazione, si possono verificare delaminazioni o cricche. Inoltre, la formazione di fasi dannose, con la possibile diffusione di elementi di lega lungo il confine tra i due materiali, può compromettere le proprietà del materiale stesso.
Grazie al coordinamento dei fattori di lavorazione, la qualità dei pezzi 2C-MIM viene ottimizzata. Grazie alla sua capacità unica di realizzare un pezzo con diverse proprietà dei materiali senza alcun lavoro di assemblaggio, il processo 2C-MIM è destinato ad ampliare il mercato applicativo del industria MIM.
Se la gamma di dimensioni delle particelle della polvere è inferiore a 1 µm, è necessario utilizzare materiali di iniezione speciali per adattarsi ai problemi causati dalla grande superficie della stampaggio a iniezione di polveri e sgrassatura.
2. Processo di stampaggio a microiniezione di metallo (μ-MIM)
I prodotti e i sistemi si stanno miniaturizzando, il che significa che le parti strutturali e funzionali dei sistemi complessi diventano sempre più piccole.
Ciò richiede non solo l'utilizzo di materiali avanzati con proprietà fisiche adeguate, ma anche caratteristiche geometriche microminiaturizzate al fine di aumentare il numero di funzioni integrate.
Pertanto, è necessario sviluppare metodi altamente efficaci e affidabili per la produzione di microcomponenti o componenti microstrutturati, e i componenti microstrutturati realizzati con μ-MIM possono essere utilizzati per sostituire i componenti in plastica al fine di ottenere i vantaggi delle proprietà meccaniche, della resistenza alla corrosione o delle proprietà alle alte temperature dei materiali metallici.
Il successo di questo nuovo processo produttivo si basa sul fatto che la sua competitività è limitata dai materiali lavorabili o dalla capacità di produzione di massa, e non esiste un'alternativa al μ-MIM.
La tecnologia LIGA (una combinazione di litografia ed elettroformatura) è solitamente adatta solo a geometrie 2D ed è limitata dall'elettroformatura in termini di selezione dei materiali.
Altre tecniche, come i metodi di microfabbricazione elettrochimica, la micromillatura e la micro-rettifica, provengono dall'industria della microelettronica basata sul silicio e hanno la capacità di risolvere caratteristiche piccole come 1μm, ma non sono adatte alla produzione di massa di Parti 3D.
Oggi, le microparti prodotte con la tecnologia μ-MIM possono raggiungere dimensioni caratteristiche fino a 5 μm. Tuttavia, per ottimizzare le prestazioni, come il mantenimento della forma in base alle caratteristiche del flusso o delle parti, sono stati sviluppati materiali di iniezione speciali, pienamente compatibili con le dimensioni submicrometriche o nanometriche richieste dalla tecnologia μ-MIM.
In generale, per i componenti di dimensioni micrometriche, la tecnologia MIM può replicare caratteristiche con una dimensione media delle particelle circa 10 volte superiore, risultando particolarmente adatta a questo tipo di lavorazione. Per creare caratteristiche ancora più piccole, è necessario utilizzare polveri con granulometria inferiore. Attualmente, le polveri metalliche disponibili hanno una granulometria di 1 μm. Alcune polveri sono troppo reattive per essere prodotte in questo intervallo di dimensioni (ad esempio, il titanio), mentre altre polveri metalliche sono più facili da produrre con speciali processi di vaporizzazione aerosol (ad esempio, l'acciaio inossidabile).
Se la granulometria della polvere è inferiore a 1 µm, è necessario utilizzare materiali di iniezione speciali per far fronte ai problemi causati dall'ampia superficie dello stampaggio a iniezione della polvere e dallo sgrassaggio.
Attualmente, la tecnologia μ-MIM è ancora in fase di sviluppo e si sta evolvendo in gran parte parallelamente al processo 2C-MIM. Entrambi i processi sono già in produzione, ma sono attualmente in fase di implementazione tecnologica e studi di fattibilità per un'ampia varietà di microcomponenti o componenti microstrutturali.
Gli obiettivi iniziali di ricerca e sviluppo competitivi sono fondamentali per il successo sul mercato, ma solo attraverso lo sviluppo di materiali e processi produttivi che sfruttino le potenzialità del 2C-μ-MIM nell'industria, unitamente alla formazione di ingegneri e tecnici, si possono ottenere risultati davvero innovativi.
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