Entwickeln von serienreifen Herstellprozessen für anspruchsvolle Bauteile aus Kunststoff/Keramik/Metall mittels (Pulver-)Spritzgießen

Pulverspritzgießen (Powder Injection Moulding / PIM) ist ein Verfahren, welches die Vorteile des klassischen Spritzgießens für metallische und keramische Bauteile ermöglicht. Hierbei werden pulverförmige Ausgangsmaterialien mit speziellen Bindern vermischt und auf einer Spritzgussmaschine abgeformt. Anschließend wird der Binder beim sogenannten Entbindern wiederum aus den Bauteilen herausgelöst. Der anschließende Sinterprozess führt zu homogenen und dichten Bauteilen aus Metallen (Metal Injection Moulding / MIM) oder Keramiken (Ceramic Injection Moulding / CIM).

PIM Prozess

Bereits entwickelt:

  • Nichteisenmetalle (z.B. Kupfer, Bronze)
  • Edelstahl (316L)
  • Hartmetalle (Karbide)
  • Keramiken (Zirkon-, Aluminiumoxid)
  • Piezokeramiken
  • Magnetische Werkstoffe

 

In Entwicklung:

  • Aluminiumlegierungen

 

Zukunftsthemen:

  • NdFeB-Magnete
  • Rapid Tooling für PIM
  • u.a.m.

 

PIM

 

Fähigkeiten
Analysieren und Bestimmen geeigneter Bauteile für das Pulverspritzgießen
Optimieren der Bauteilkonstruktion (Material, Gewicht, Geometrie, etc.) für Spritzgießen und Pulverspritzgießen
Herstellen von Musterteilen mittels Rapid Tooling und Rapid Prototyping
Entwickeln von Verfahren für neue Werkstoffe über die ganze Prozesskette des Pulverspritzgießens (Feedstock compoundieren, Spritzgießen, Entbindern, Sintern)
Weiterentwickeln von Sonderspritzgießverfahren (Zwei- oder Mehrkomponentenspritzgießen, Einlegeteile, Mikrospritzgießen, hochgefüllte Kunststoffe, Spritzprägen)
Bemustern von Werkzeugen und Fertigen von Vorserien für PIM-Werkstoffe und Kunststoffe

 

Ressourcen
Spritzgießmaschine Battenfeld HM 600/130 (max. Schließkraft: 60 t; max. Spritzvolumen: 61 cm³; PIM advanced package)

Mikrospritzgießmaschine Battenfeld Microsystem 50 (max. Schließkraft: 5 t; max. Spritzvolumen: 1,1 cm³)

Katalytische Entbinderung: Elnik CD 3000-CE (max. Füllvolumen: 45 l)
Lösungsmittelentbinderung: DesbaTec MDU-60 (max. Füllvolumen: 40-50 l)

Thermische Entbinderung: siehe Sintern

Sintern an Luft: Luftsinterofen Linn High Therm VMK 1800 (Nutzvolumen: 4,8 l; max. Temperatur: 1.800°C)

Sintern mit variablen Sinteratmosphären: Rohrsinterofen Gero HTRH 70-600/16 (Nutzvolumen: 6 l; max. Temperatur: 1.600°C; Atmosphären: Vakuum, Argon, Stickstoff, Sauerstoff)

CAx-Software SolidWorks und Spritzgusssimulationssoftware SIGMA

Bauteilcharakterisierung
2D- & 3D-Oberflächenanalyse:
FRT MicroProf CHR 150 N; Messbereich: 100×100 mm²; Probenhöhe: max. 50 mm, Höhenmessbereich: max. 300 µm; vertikale Auflösung: 10 nm; laterale Auflösung: 1-2 µm
Mikroskopische Analyse:
Zeiss Axiotech 100HD & Leica MZ 95
Koordinatenvermessung:
Werth Videocheck IP 250; Messbereich: 250×125×200 mm³; Sensorik: optisch, taktil, Fasertaster
Dichtebestimmung:
Sartorius Genius ME235P Dichtemesseinrichtung (archimedisch) & Quantachrome Ultrapycnometer 1000
3D-Scanner:
Breuckmann optoTOP OT43 Streifenprojektion; Kameraauflösung: 1300×1024 Pixel; Messfelder: 28×20×20 mm³, 160×125×100 mm³, 360×270×220 mm³
Materialcharakterisierung
DSC-Analyse:
Netzsch DSC 204/F1; Temperaturbereich: -80-600°C; variable Heizrate: 0,001–100°C/min
Schmelzindexbestimmung:
MVR & MFR mittels Thermo Haake Meltflixer MT nach ISO 1133
Restfeuchtebestimmung:
Brabender Aquatrac
Pulvergrößenverteilung:
Retsch HORIBA LA-950 V2; Laser-Streulichtanalyse gemäß Mie-Theorie nach ISO 13320; Messbereich: 10 nm - 3 mm; Nassdispergierung
Zugprüfung:
MFL Systeme MHE; Zugkraft: max. 40 kN
Rasterelektronenmikroskop:
Hitachi TM-100052E-0101, Auflösung: 30:1 bis 10.000:1

Beispiele umgesetzter PIM-Bauteile:

PIM 2

PIM 1

PIM 3