鳳崗鎮粉末冶金制品五金結構件 聚鑫MIM

金屬注射成形（MIM）發展

金屬注射成形（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產小型、三維復雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。

MIM是由傳統粉末冶金工藝與現代塑料注射成型技術融合發展而來，其基本工藝過程是：將各種微細金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預設粘結劑（各種熱塑性塑料，蠟及其他材料）均勻混合，制成具有流變特性的喂料，通過注射機注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件經過脫除粘結劑和高溫燒結后，即可得到微觀組織均勻、材料高度致密的各種金屬零部件。缺陷：必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成型后可以除去，例如澆口印跡，頂針印跡或結合線。

MIM的發展進程

20世紀70年代，美國學者Wiech首先開發出一種對金屬粉末進行注射成形的粉末冶金工藝。20世紀80年代，美國倫賽爾理工學院開始開展MIM技術理論基礎和應用基礎的研究工作。美國Injectamax公司和德國BASF公司將脫脂時間從數十小時縮短到幾個小時，而且保形性得到明顯改善，產品的尺寸精度從±0.5%提高到±0.3%。21世紀后，MIM工藝進一步得到改進，新材料、新工藝不斷涌現，產業化發展迅速。理論上，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結傳統的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統壓鑄成形強度低、精密鑄造無法大量量產、車削件成本較高等技術缺點。形狀復雜、尺寸較小及產量大，這些都是MIM的強項，使其在手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發動機零件、電子密封、切削工具及運動器材中找到大量應用。

粉末注射成型技術彎道超車

粉末注射成型適用不銹鋼，鐵基合金，磁性材料，鎢合金，硬質合金，精細陶瓷等系列。所制備的零件廣泛應用于航空航天工業、汽車業、兵工業、醫用器械、機械行業、日用品等領域。那么粉末注射成型和其他成形工藝特點的比較，哪個更具優勢呢?

　　(一)與傳統粉末冶金工藝比較

　　粉末注射成型作為一種制造高質量精密零件的近凈成形技術，具有常規粉末冶金方法無法比擬的優勢。MIM能制造許多具有復雜形狀特征的零件：如各種外部切槽，外螺紋，錐形外表面，交叉通孔、盲孔，凹臺與鍵銷，加強筋板，表面滾花等等，具有以上特征的零件都是無法用常規粉末冶金方法得到的。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品。

　　(二)與比精密鑄造比較

　　精密鑄造對于熔點相對較低的金屬或合金，精密鑄造也可以成形三維復雜形狀的零件。但對于難熔金屬和合金、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷等卻無能為力，這是精密鑄造的本質所決定的。另外，對于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密鑄造是十分困難或不可行的。

　　(三)與機加工比較

　　傳統機械加工法，近來靠自動化而提升其加工能力，在效率和精度上有極大的進步，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工(車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等)完成零件形狀的方式。

　　機械加工方法的加工精度遠優于其他加工方法，但是因為材料的有效利用率低，且其形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。相反的，粉末注射成型可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對于小型、高難度形狀的精密零件的制造，粉末注射成型工藝比較機械加工而言，其成本較低且效率高，具有很強的競爭力。MIM技術彌補了傳統加工方法在技術上的不足或無法制作的缺憾，并非與傳統加工方法競爭。粘結劑的主要作用是充當粘結金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。粉末注射成型技術可以在傳統加工方法無法制作的零件領域發揮其特長。

我國粉末冶金行業集中度高

根據中國粉末冶金協會統計的數據，34家國內大中型粉末冶金生產企業(占53 家企業數量的64%)的累計產量長期占53家企業生產產量的占比高達85%，其中大多數汽車粉末冶金零部件生產商集中在這34 家企業中。過去十年，受益于汽車產量的增長，汽車用粉末冶金零部件需求也呈現快速增長的態勢。未來，除了汽車行業本身的增長，粉末冶金零件需求也將受益于進口替代和對機加工零件替代的雙重替代，單車的粉末冶金用量將明顯提升，保障傳統汽車粉末冶金零部件的需求將保持平穩增長。PVD原理示意圖工藝流程:PVD前清洗→進爐抽真空→洗靶及離子清洗→鍍膜→鍍膜結束，冷卻出爐→后處理（拋光、AFP）。

　　從行業趨勢來看，進入2008 年以后，由于價格的優勢，世界粉末冶金的生產中心逐步往中國轉移，日本本土的產量出現了明顯的下降。根據中國粉末冶金協會的統計，以34 家粉末冶金企業產量為基數，2009/2010/2011 車用粉末冶金的單車用量分別為3.1/3.6/3.76kg/輛，用量增長趨勢明顯，在經歷了2012 年短暫的下滑后，2013年又重回3.71kg/輛的水平。針對不同的拋光過程:粗拋(基礎拋光過程)，中拋(精加工過程)和精拋(上光過程)，選用合適的拋光輪可以達到很好拋光效果，同時提高拋光效率。產業信息網認為，考慮到車輛節能、輕量化及產品精度化的訴求，伴隨未來中國粉末冶金生產企業規模做大，技術加強和依舊強勁的成本優勢，車用粉末冶金零件進口替代趨勢下的需求增長仍將持續發生

荷蘭公司用金屬3D打印制造超級摩托車電機冷卻

荷蘭超級摩托車制造商Electric Superbike Twente與金屬3D打印公司K3D合作，為其電動自行車的電機生產新的冷卻外殼。這是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金屬組件，在此前的產品開發中，他們意識到使用傳統技術生產的電機冷卻外殼并不適合高性能摩托車，因此雙方在設計第二輛電動摩托車后不久就開始合作。二、電泳(ED)電泳：用于不銹鋼、鋁合金等，可使產品呈現各種顏色，并保持金屬光澤，同時增強表面性能，具有較好的防腐性能。

傳統制造的局限性

超級摩托車團隊的技術經理Feitse Krekt 評論說：“首輛超級摩托車的冷卻外殼由多個部件組成，這些部件使用傳統的生產方法，如車削和銑削，很難生產。對于這些生產方法，需要大量的材料，因此最終產品變得非常沉重。而且另外一個問題是，由于車削過程，壁厚需要高于常規，我們無法盡可能高效地冷卻電動機。關于選擇MIM工藝準則，確定有下列一些主要事項需要考慮：☆質量/大量對于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產成本上極有效。所以，電機的功率低于預期，有時需要放慢速度以使電動機不會過熱?！?

因此，超級摩托車決定聯系K3D，K3D是荷蘭一家從Additive Industries購買了metalFab1 金屬3D打印機的公司，自2016年以來已生產超過35,000種產品。

△用于生產冷卻外殼的metalFab1 3D金屬打印機

K3D的首席技術官Jaap Bulsink解釋說，使用K3D生產的部件使他們能夠享受傳統制造技術無法提供的設計自由，“由于采用薄壁設計，內部通道具有zui佳的冷卻性能，只有金屬3D打印才能實現極佳設計自由度。重要的是，該部件的設計重量最輕。該部件打印非常準確，無需任何后處理即可直接使用。電控系統有手動、自動電控系統，由用戶任意選擇和要求，操作方便、可靠?！?

這不是3D打印初次用于制造電動摩托車?？偛课挥诘聡腂igRep已經制造出功能齊全的3D打印電動摩托車，但該自行車僅用于設計目的，目前還不是一種可行的商業產品。MIM用粘結劑應滿足如下要求：與粉末接觸角小，粘附力強且不與粉末反應。另外，寶馬今年早些時候推出了3D打印概念車架，用于BMW S1000RR運動自行車。

電動超級摩托車目前正在組裝，之后將于2019年5月24日在荷蘭恩斯赫德進行測試并最終曝光。