Lo stampaggio a iniezione di metalli può semplificare la produzione di parti complesse

4 settembre 2020 Di Nancy Crotti

Il processo MIM combina la flessibilità progettuale dello stampaggio a iniezione di plastica con la resistenza e l'integrità dei metalli lavorati.

Deepak Garg, Indo-MIM

(Immagine per gentile concessione di Indo-MIM)

I produttori di dispositivi medici stanno progettando e sviluppando prodotti più intelligenti, leggeri e complessi utilizzando e sperimentando materiali difficili da lavorare come acciaio inossidabile martensitico, austenitico e indurito per precipitazione, titanio e leghe prive di nichel.

Strumenti come dissettori, conchotomi, coltelli, bisturi e divaricatori per interventi chirurgici mininvasivi stanno diventando più leggeri e offrono maggiore libertà di movimento, ma sono più complessi.

Lo stampaggio a iniezione di metalli (MIM) risponde alle sfide legate alla produzione di parti complesse di dispositivi medici. La tecnologia MIM di modellazione della rete ha la capacità distintiva di produrre componenti altamente complessi con dettagli superficiali intricati e texture personalizzate.

Con il processo MIM, le parti possono essere prodotte utilizzando una serie di soluzioni di materiali standard tra cui acciaio cementato e temperato, acciaio per utensili, acciaio inossidabile, materiali magnetici, leghe di tungsteno e titanio per applicazioni di resistenza, usura e corrosione.

Lo stampaggio a iniezione di metalli può offrire soluzioni innovative, come la produzione di una parte con più materiali, consentendo lo sviluppo della materia prima da polveri di materiali per ottenere proprietà specifiche, con porosità gradiente, ecc.

Materiali diversi sono più adatti per alcune applicazioni MIM rispetto ad altre. (Grafica per gentile concessione di Indo-MIM)

È più adatto per la produzione di volumi più elevati con leghe difficili da lavorare per resistenza, resistenza all'usura e alla corrosione. La lunga durata dello stampo consente la riproduzione di centinaia di migliaia di pezzi mantenendo la qualità. Offre notevoli risparmi sui costi rispetto al prezzo del pezzo, aiuta a ridurre il numero di parti ed elimina i tempi di assemblaggio perché è possibile incorporare caratteristiche complesse o multiple di un progetto in una singola parte.

Il processo MIM è composto da quattro fasi di elaborazione uniche:

Il processo MIM inizia con la preparazione della materia prima, nota anche come compounding. Polveri metalliche ultrafini vengono miscelate con leganti termoplastici e cerosi in una quantità precisa. La miscela viene miscelata e riscaldata affinché i leganti si sciolgano. La massa viene raffreddata e poi granulata in pellet a flusso libero (materia prima) per lo stampaggio.

La materia prima pellettizzata viene immessa in una macchina per lo stampaggio a iniezione dove viene riscaldata e il legante si scioglie prima che la materia prima venga iniettata nella cavità dello stampo ad alta pressione. La parte stampata (“parte verde”) viene lasciata raffreddare e poi espulsa dallo stampo. La parte verde è circa il 20% più grande della parte finale, e calcolata proprio per compensare il ritiro che avviene durante la sinterizzazione.

Durante il deceraggio o la rimozione del legante, l'estrazione con solvente rimuove la maggior parte del legante. La parte (ora denominata “parte marrone”) è ora semiporosa, il che consente al legante rimanente di fuoriuscire facilmente durante la sinterizzazione.

Le parti vengono caricate in un forno di sinterizzazione ad atmosfera controllata che le riscalda lentamente per eliminare i leganti rimanenti. Una volta evaporati i leganti, la parte metallica viene riscaldata a una temperatura più elevata e le particelle metalliche si fondono. La parte si restringe isotropicamente fino alle dimensioni progettate e si trasforma in un solido denso. La parte sinterizzata raggiunge una densità >= 97% del materiale lavorato.

In base alle esigenze del cliente, alla parte sinterizzata possono essere applicate alcune operazioni come coniatura, lavorazione meccanica, trattamento termico, finitura superficiale, placcatura e rivestimento.

Gli stampi MIM possono durare fino a 500.000 scatti per produrre parti con precisione dimensionale altamente ripetibile. Offre notevoli risparmi sui costi rispetto ai processi di produzione tradizionali e può eliminare i processi di assemblaggio perché MIM può sostituire un assemblaggio di parti con un singolo componente.

Deepak Garg è un senior manager dello sviluppo aziendale presso Indo-MIM. Ha conseguito un master in Ingegneria tecnologica e amministrazione aziendale e ha più di 20 anni di esperienza nella produzione, fissaggio e installazione di componenti meccanici, materiali, trattamento superficiale e stampaggio a iniezione di metalli/ceramica.