1.Wiech-Prozess

Das Wiech-Verfahren basiert auf einem von Wiech 1980 entwickelten Patent und wurde mehrfach verbessert. Das grundlegende Klebstoffsystem des Wiech-Verfahrens besteht aus Paraffinwachs und thermoplastischem Harz. Bindemittel und Pulver werden auf einer Z- oder Σ-Schneidanlage gemischt. Der anfängliche Entfettungsprozess erfolgt in zwei Schritten. Der MIM-Formkörper wird zunächst in einen Vakuumbehälter gegeben und auf oder über die Fließtemperatur des Bindemittels erhitzt. Anschließend wird das Lösungsmittel langsam in gasförmiger Form in den Behälter mit dem Formkörper eingeleitet. Das gasförmige Lösungsmittel dringt in den Formkörper ein und löst das Bindemittel. Sobald es sich bis zu einem gewissen Grad aufgelöst hat, tritt die Lösung aus dem Formkörper aus. Der weitgehend vom Bindemittel befreite Formkörper wird in ein flüssiges Lösungsmittel getaucht, um das restliche Bindemittel zu entfernen. Abschließend wird der Formkörper vorgewärmt, um einen Teil des restlichen Bindemittels und Lösungsmittels zu entfernen, und das fertige Produkt gesintert. Der Prozess dauert drei Tage, um das gasförmige Lösungsmittel allein zu entfetten.

Die Effizienz der Entfettung ist sehr gering. Da die Entfettungstemperatur höher ist als die Fließtemperatur des Bindemittels, kommt es zu starken Verformungen. Später wurde das Verfahren auf eine vollständige Entfettung durch thermische Zersetzung umgestellt, wodurch die Entfettungszeit deutlich verkürzt wurde. Zu Beginn der Entwicklung der MIM-Industrie setzten die meisten Unternehmen das Wiech-Verfahren ein. Bis heute verwenden einige Unternehmen das Wiech-Verfahren für die Produktion. Das Wiech-Verfahren weist jedoch Probleme auf, wie z. B. hohe Spannungen im Spritzgussrohling, leichte Rissbildung und Verformungen, und es ist schwierig, größere Teile herzustellen.

2 Injectamax-Verfahren

Johnson von AMAX Metal Injection Molding USA erfand 1988 das Injectamax-Verfahren. Der Hauptvorteil des Verfahrens besteht darin, dass das Bindemittel aus Paraffin, Pflanzenöl und Polymer besteht. Pflanzenöl ist beim Einspritzen und Abkühlen flüssig, wodurch sich das Volumen des Formblocks vor und nach dem Spritzgießen kaum ändert und die inneren Spannungen im Formblock abgebaut werden. Beim Entfetten wird ein Lösungsmittel wie Trichlorethan verwendet, um zunächst selektiv Pflanzenöl und Paraffinwachs zu lösen, während unlösliche Bestandteile nicht gelöst werden. Dadurch werden die Porenkanäle geöffnet und anschließend das restliche Bindemittel durch thermische Entfettung entfernt. Der gesamte Entfettungsprozess dauert nur 6 Stunden.

Eine schnellere Methode zum Entfetten. Aufgrund seiner Einfachheit, der geringen Investition und der hohen Effizienz wird das zweistufige Verfahren aus Lösungsmittelentfettung und thermischer Entfettung derzeit von den meisten MIM-Unternehmen und Hersteller.

3 Metamold-Methode

Das Metamold-Verfahren ist ein katalytisches MIM-Entfettungsverfahren, das Anfang der 1990er Jahre von Bloemacher (einem Tochterunternehmen von BSAF) in Deutschland entwickelt wurde. Das wichtigste technische Merkmal dieses Verfahrens ist die Verwendung von Polyetherharz als Bindemittel und die schnelle Entfettung in saurer Atmosphäre. Die Verwendung von langkettigem Polyetherharz als Bindemittel und die Verwendung der Polarität von Polyetherharz zur Bindung von Metallpulvern eignen sich für eine Vielzahl von Pulvertypen. Formaldehyd wird unter Katalyse der sauren Atmosphäre zu Formaldehyd zersetzt. Diese Zersetzungsreaktion läuft schnell über 110 °C ab und ist ein direkter Gas-Feststoff-Übergang. BASF verwendete ursprünglich Salpetersäure als Katalysator, der die Entfettung auf einem niedrigeren Niveau als die Polymerisation katalysiert.

Die Erweichungstemperatur des Aldehydharzes verhindert die Bildung einer flüssigen Phase, was die Verformung des Rohlings kontrolliert und die Maßgenauigkeit nach dem Sintern gewährleistet. Die katalytische Entfettung erfolgt an der Bindergrenzfläche bei Atmosphäre 2. Der Rohling enthält kein Gas, und die Vorschubgeschwindigkeit an der Reaktionsgrenzfläche kann 1–4 mm/h erreichen. BASF entwickelte später ein neues Verfahren mit Oxalsäure als Katalysator, das auf Hartlegierungen und Keramiken angewendet werden kann und so den Anwendungsbereich des Metamold-Verfahrens erweitert. Ein wichtiges Merkmal des Metamold-Verfahrens ist die katalytische Entfettung, bei der keine flüssige Phase entsteht. Dadurch werden die Schwächen der MIM-Produkte, die zu Verformungen neigen und die Maßgenauigkeit schwierig zu kontrollieren sind, vermieden. Dies stellt einen bedeutenden Durchbruch in der MIM-Industrie dar. Da es sich um eine katalytische Entfettung handelt, werden die Entfettungszeit erheblich verkürzt und die Kosten gesenkt. Große MIM-Teile kann mit dem Metamold-Verfahren hergestellt werden. Mit dem kontinuierlichen Entfettungs- und Sintersystem von CREMER ist eine kontinuierliche Produktion möglich, was MIM zu einer wirklich wettbewerbsfähigen PM-Technologie mit nahezu sauberer Formgebung macht. Dieses Verfahren ist jedoch mit einigen Problemen verbunden, wie z. B. Korrosionsanlagen in saurer Atmosphäre und Abgasbehandlung, und die Kosten für die Primärinvestitionen sind relativ hoch.

Hens des US-Unternehmens Thermal Precision Technology hat ein neues Verfahren namens Precision Metal entwickelt Pulverspritzguss (PPIM). Das Unternehmen behauptet, dass dieses Verfahren die MIM-Technologie in eine neue Ära niedriger Kosten, hoher Präzision, hoher Ausbeute und Umweltfreundlichkeit führen wird. Die wichtigsten technischen Merkmale des PPIM-Verfahrens liegen in zwei Aspekten: Zum einen in der Verwendung eines wasserlöslichen Bindemittels. Das Bindemittel besteht aus Polyethylenglykol (PEG) als erstem Bestandteil und einem vernetzten Polymer wie Polyvinylbutyral (PVB) als zweitem Bestandteil. Die Entfettung kann daher in zwei Schritte unterteilt werden: Im ersten Schritt wird PEG durch Wasserlösung entfernt, während PVB in vernetztem, festen Zustand verbleibt. Zum anderen wird beim PPIM-Verfahren Metallpulver mit großer Partikelgröße eingesetzt, wobei grobes und feines Pulver kombiniert werden. Dadurch wird der Pulveranteil im Material erhöht, bei Edelstahlpulver kann er 74 % (Volumenanteil) erreichen, was die Größenschrumpfung deutlich reduziert. Dank dieser beiden Verbesserungen kann die Maßgenauigkeit des Produkts durch die Verwendung von PPIM-Prozess, das ist das höchste unter allen MIM-Prozesse derzeit.