ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการขึ้นรูปโลหะขนาดเล็กด้วยการฉีด (μ-MIM) เทคโนโลยี μ-MIM ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยมีเป้าหมายในการผลิตโลหะและโลหะผสมที่สามารถนำไปใช้ในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กและพื้นผิวโครงสร้างขนาดเล็กจำนวนมาก เทคโนโลยี μ-MIM ช่วยเพิ่มปริมาณโลหะและโลหะผสมสำหรับการใช้งานขนาดเล็กอย่างมาก เช่น วัสดุใหม่ที่มีความเสถียรต่ออุณหภูมิสูง ความแข็งแรงและความเหนียว ตลอดจนการนำความร้อนและคุณสมบัติทางแม่เหล็ก

นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับการขึ้นรูปพลาสติกด้วยการฉีดขนาดเล็ก กระบวนการผลิตโลหะสองชนิดที่พัฒนาโดย μ-MIM ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อวัสดุโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันเข้าด้วยกัน (การฉีดร่วมโลหะสองชนิด) ในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูปได้

1. MIM สององค์ประกอบ (2C-MIM)

พื้นผิวมีรูพรุน ส่วนแกนกลางมีความหนาแน่นสูง

กระบวนการ 2C-MIM (Two-Component MIM) หรือกระบวนการเชื่อมประสานโลหะสององค์ประกอบ เป็นวิธีการผลิตชิ้นส่วนโลหะสองชนิดที่มีองค์ประกอบต่างกัน ข้อดีหลักของกระบวนการ 2C-MIM คือสามารถนำวัสดุสองชนิดที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันมาผสมกันได้โดยตรงในกระบวนการผลิตเดียว ซึ่งช่วยลดขั้นตอนการเชื่อมต่อเพิ่มเติม (เช่น การเชื่อม การตอกหมุด การประกอบชิ้นส่วน ฯลฯ)

ชิ้นส่วนที่สามารถผลิตได้ด้วยเทคโนโลยี 2C-MIM มีตั้งแต่ชิ้นส่วนกลวงที่มีโครงสร้างภายในซับซ้อน ไปจนถึงชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นและถอดประกอบได้

เป้าหมายของการวิจัยทั้งหมดคือการผลิตชิ้นส่วนทางวิศวกรรมที่มีฟังก์ชันการทำงานที่ดีขึ้นในราคาที่เหมาะสม สำหรับชิ้นส่วนที่สึกหรอง่าย คุณสามารถเสริมความแข็งแรงเฉพาะส่วนสำคัญ เช่น พื้นผิวที่เกิดการเสียดสี ด้วยวัสดุที่แข็งกว่าหรือทนต่อการสึกหรอมากกว่า และใช้วัสดุที่มีต้นทุนต่ำกว่าสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างอื่นๆ

ในการผลิตชิ้นส่วนโลหะสองชนิด การเข้าใจเพียงแค่รูปทรงการฉีดขึ้นรูปของวัสดุทั้งสองชนิดนั้นไม่เพียงพอ สิ่งสำคัญคือวัสดุทั้งสองต้องสามารถเผาผนึกในเตาเผาเดียวกันและในบรรยากาศการเผาผนึกเดียวกันได้ เนื่องจากอัตราการหดตัวของชิ้นส่วนทั้งสองไม่เท่ากันในระหว่างการเผาผนึก ซึ่งอาจนำไปสู่การแยกชั้นหรือการแตกร้าว และเมื่อเกิดเฟสที่เป็นอันตรายขึ้น ธาตุโลหะผสมก็สามารถแพร่กระจายไปตามขอบเขต ทำให้คุณสมบัติของวัสดุลดลงได้

รูปที่ 17-4PH/316L ตัวอย่างทดสอบแรงดึงที่เตรียมโดยวิธีการฉีดร่วม

ด้วยการประสานปัจจัยการตัดเฉือน คุณภาพของชิ้นส่วน 2C-MIM จึงได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุด เนื่องจากความสามารถพิเศษในการผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติของวัสดุแตกต่างกันโดยไม่ต้องประกอบชิ้นส่วนใดๆ กระบวนการ 2C-MIM จึงมั่นใจได้ว่าจะขยายตลาดการใช้งานของชิ้นส่วนประเภทนี้ได้อย่างแน่นอน อุตสาหกรรม MIM.

หากช่วงขนาดอนุภาคของผงต่ำกว่า 1 ไมโครเมตร ควรใช้วัสดุฉีดพิเศษเพื่อปรับให้เข้ากับปัญหาที่เกิดจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของอนุภาค การขึ้นรูปด้วยการฉีดผง และการขจัดคราบไขมัน

2. กระบวนการขึ้นรูปโลหะด้วยการฉีดขนาดเล็ก (μ-MIM)

จานปฏิกิริยาสแตนเลสสำหรับการฉีดไมโคร

ผลิตภัณฑ์และระบบต่างๆ กำลังมีขนาดเล็กลง ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนโครงสร้างและชิ้นส่วนการทำงานในระบบที่ซับซ้อนนั้นมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ

สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ต้องใช้วัสดุขั้นสูงที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องใช้คุณลักษณะทางเรขาคณิตขนาดเล็กมากเพื่อเพิ่มจำนวนฟังก์ชันแบบบูรณาการอีกด้วย

ดังนั้น จึงจำเป็นต้องพัฒนากระบวนการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กหรือชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สูง และชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดเล็กที่ผลิตด้วย μ-MIM สามารถนำมาใช้ทดแทนชิ้นส่วนพลาสติกเพื่อให้ได้ข้อดีของคุณสมบัติทางกล ความต้านทานการกัดกร่อน หรือคุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงของวัสดุโลหะ

ความสำเร็จของกระบวนการผลิตใหม่นี้ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่า กระบวนการผลิตที่มีการแข่งขันสูงนั้นถูกจำกัดด้วยวัสดุที่สามารถขึ้นรูปได้หรือกำลังการผลิตจำนวนมาก และไม่มีทางเลือกอื่นใดนอกจาก μ-MIM

เทคโนโลยี LIGA (การผสมผสานระหว่างลิโทกราฟีและการขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า) โดยทั่วไปแล้วเหมาะสำหรับรูปทรงเรขาคณิต 2 มิติเท่านั้น และมีข้อจำกัดในการเลือกใช้วัสดุเนื่องจากการขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า

เทคนิคอื่นๆ เช่น วิธีการผลิตขนาดเล็กด้วยกระบวนการทางไฟฟ้าเคมี การกัดขนาดเล็ก และการเจียรขนาดเล็ก มาจากอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ซิลิคอนเป็นพื้นฐาน และมีความสามารถในการผลิตชิ้นงานที่มีขนาดเล็กถึง 1 ไมโครเมตร แต่ไม่เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก ชิ้นส่วน 3 มิติ.

ปัจจุบัน ชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ผลิตด้วย μ-MIM สามารถมีขนาดเล็กถึง 5 ไมโครเมตรได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด เช่น การรักษารูปทรงตามลักษณะการไหลหรือชิ้นส่วน จึงได้มีการพัฒนาวัสดุฉีดขึ้นรูปพิเศษที่สามารถใช้งานได้กับชิ้นส่วนขนาดเล็กระดับซับไมครอนหรือนาโนเมตรที่จำเป็นสำหรับ μ-MIM

โดยทั่วไป สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กมาก กระบวนการ MIM สามารถจำลองลักษณะต่างๆ ได้ประมาณ 10 เท่าของขนาดอนุภาคเฉลี่ย ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กมาก หากคุณต้องการสร้างลักษณะที่เล็กลง คุณจำเป็นต้องใช้ผงโลหะที่มีขนาดเล็กกว่า ปัจจุบัน ผงโลหะที่มีจำหน่ายคือ 1 ไมโครเมตร ผงโลหะบางชนิดมีปฏิกิริยามากเกินไปที่จะผลิตผงโลหะในขนาดอนุภาคช่วงนี้ได้ (เช่น ไทเทเนียม) ในขณะที่ผงโลหะบางชนิดผลิตได้ง่ายกว่าด้วยการระเหยแบบละอองพิเศษ (เช่น สแตนเลส)

หากช่วงขนาดอนุภาคของผงต่ำกว่า 1 ไมโครเมตร ควรใช้วัสดุฉีดขึ้นรูปพิเศษเพื่อปรับให้เข้ากับปัญหาที่เกิดจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของการฉีดขึ้นรูปผงและการขจัดคราบไขมัน

ภาพแสดงเฟืองและใบพัดสแตนเลสที่ผลิตด้วยกระบวนการไมโครอินเจคชั่น

ในปัจจุบัน μ-MIM ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และกำลังพัฒนาควบคู่ไปกับกระบวนการ 2C-MIM เป็นส่วนใหญ่ ขั้นแรก ทั้งสองกระบวนการได้เริ่มใช้งานจริงแล้ว แต่ทั้งสองกระบวนการยังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบเทคโนโลยีและการศึกษาความเป็นไปได้สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กหรือชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดเล็กหลากหลายประเภท

เป้าหมายการวิจัยและพัฒนาเชิงแข่งขันในระยะเริ่มต้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จในตลาด แต่การพัฒนาวัสดุและกระบวนการผลิตโดยคำนึงถึงความเป็นไปได้ของ 2C-μ-MIM ในอุตสาหกรรม ควบคู่ไปกับการให้ความรู้แก่วิศวกรและช่างเทคนิคเท่านั้น จึงจะสามารถสร้างความก้าวหน้าอย่างแท้จริงได้

ในช่วงหกเดือนที่ผ่านมา การประยุกต์ใช้เซรามิกและกระจก 3 มิติในโทรศัพท์มือถือได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ จึงมีโมเดลโครงสร้างกระจก 3 มิติและเซรามิกสองด้านออกมามากมาย บริษัทต่างๆ เข้ามาในอุตสาหกรรมนี้มากขึ้นเรื่อยๆ แสดงให้เห็นถึงความเจริญรุ่งเรือง มีการพัฒนาเทคโนโลยี กระบวนการ และวัสดุใหม่ๆ มากมาย เช่น สแตนเลส โลหะผสมไทเทเนียม เฟรม MIM ฝาหลังเซรามิก รวมถึงด้านกระบวนการต่างๆ เช่น การพัฒนาพื้นผิวของกระบวนการตกแต่งกระจก กระบวนการพ่นหมึกแบบใหม่ การพิมพ์ และการหลอมรวมเสาอากาศ อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงอัตราการผลิตกระจก 3 มิติ ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพ กลายเป็นปัญหาที่ท้าทายสำหรับอุตสาหกรรมโดยรวม

  การฉีดขึ้นรูปโลหะ⎮โลหะวิทยาผง⎮เกี่ยวกับเรา