Ces dernières années, la procédé de moulage par injection de micro-métal (μ-MIM) a été développé dans le but de fabriquer des métaux et des alliages pouvant être utilisés pour la production en série de micro-pièces et de surfaces de microstructures. Le μ-MIM augmente considérablement la disponibilité des métaux et des alliages pour les micro-applications, telles que de nouveaux matériaux à haute stabilité à température, résistance et ténacité, ainsi qu'à conductivité thermique et magnétisme.

De plus, par rapport au moulage par micro-injection plastique, le procédé de production bimétallique développé par le μ-MIM permet de connecter ensemble deux matériaux métalliques différents (co-injection bimétallique) pendant le processus de moulage par injection.

1. MIM à deux composants (2C-MIM)

La surface est poreuse et le noyau interne est dense

Le procédé 2C-MIM (Two-Component MIM) a été développé pour la fabrication de pièces bimétalliques. Son principal avantage réside dans la possibilité d'associer directement deux matériaux aux propriétés différentes au cours d'un même processus de production, réduisant ainsi les opérations d'assemblage ultérieures (soudage, rivetage, assemblage par fixation, etc.).

Les pièces que 2C-MIM peut fabriquer vont des pièces creuses aux structures internes complexes aux composants flexibles et détachables.

L'objectif de toutes les recherches est de produire des pièces techniques fonctionnelles améliorées à un coût avantageux. Pour les pièces faciles à user, on ne peut renforcer que localement les éléments clés, comme la surface de friction, avec des matériaux plus durs ou plus résistants à l'usure, et les autres pièces structurelles avec des matériaux relativement peu coûteux.

Pour fabriquer des pièces bimétalliques, il ne suffit pas de comprendre la forme des deux matériaux injectés lors du moulage par injection ; il est essentiel que les deux matériaux puissent être frittés dans le même four et sous la même atmosphère. Le taux de retrait différent des deux pièces lors du frittage peut entraîner un délaminage ou des fissures. De plus, la formation d'une phase nocive peut entraîner la propagation d'éléments d'alliage le long de la frontière, ce qui réduit les propriétés du matériau.

Figure 17-Échantillon de traction composite 4PH/316L préparé par co-injection

La coordination des facteurs d'usinage optimise la qualité des pièces 2C-MIM. Grâce à sa capacité unique à fabriquer des pièces avec différentes propriétés de matériaux sans aucun assemblage, le procédé 2C-MIM est assuré d'élargir le marché des applications. Industrie MIM.

Si la granulométrie de la poudre est inférieure à 1 µm, des matériaux d'injection spéciaux doivent être utilisés pour s'adapter aux problèmes causés par la grande surface de la poudre. moulage par injection de poudre et dégraissage.

2. Procédé de moulage par injection de micro-métal (μ-MIM)

Boîte de réaction en acier inoxydable pour micro-injection

Les produits et les systèmes sont de plus en plus miniaturisés, ce qui signifie que les pièces structurelles et fonctionnelles des systèmes complexes deviennent de plus en plus petites.

Cela nécessite non seulement l’utilisation de matériaux avancés dotés de propriétés physiques appropriées, mais également de caractéristiques géométriques micro-miniaturisées afin d’augmenter le nombre de fonctions intégrées.

Il est donc nécessaire de développer des méthodes hautement efficaces et fiables pour la fabrication de micro-pièces ou de pièces microstructurées, et les pièces microstructurées fabriquées avec μ-MIM peuvent être utilisées pour remplacer les pièces en plastique afin d'obtenir les avantages des propriétés mécaniques, de la résistance à la corrosion ou des propriétés à haute température des matériaux métalliques.

Le succès de ce nouveau procédé de fabrication repose sur le fait que son processus concurrentiel est limité par les matériaux usinables ou la capacité de production de masse, et qu'il n'existe pas d'alternative au μ-MIM.

La technologie LIGA (une combinaison de lithographie et d'électroformage) ne convient généralement qu'à la géométrie 2D et est limitée par l'électroformage en termes de sélection de matériaux.

D'autres techniques, telles que les méthodes de microfabrication électrochimique, le micro-fraisage et le micro-broyage, proviennent de l'industrie de la microélectronique à base de silicium et ont la capacité de résoudre des caractéristiques aussi petites que 1 μm, mais elles ne sont pas adaptées à la production de masse de pièces 3D.

Aujourd'hui, les micropièces produites avec le μ-MIM peuvent atteindre des dimensions aussi petites que 5 μm. Cependant, afin d'optimiser les performances, notamment le maintien de la forme en fonction des caractéristiques d'écoulement des pièces, des matériaux d'injection spéciaux ont été développés, parfaitement adaptés aux dimensions submicroniques ou nanométriques requises par le μ-MIM.

En général, pour les micro-pièces, le MIM permet de reproduire des caractéristiques dont la granulométrie est environ dix fois supérieure à la moyenne, ce qui est particulièrement adapté. Pour créer des caractéristiques plus petites, il faut utiliser une poudre plus fine. Actuellement, la poudre métallique disponible est de 1 μm. Certaines poudres sont trop réactives pour produire des poudres dans cette gamme de granulométrie (par exemple, le titane), tandis que d'autres poudres métalliques sont plus faciles à produire par vaporisation spéciale par aérosol (par exemple, l'acier inoxydable).

Si la plage de granulométrie de la poudre est inférieure à 1 µm, des matériaux d'injection spéciaux doivent être utilisés pour s'adapter aux problèmes causés par la grande surface de moulage par injection de poudre et de dégraissage.

Engrenage et turbine en acier inoxydable micro-injectés

Actuellement, le μ-MIM est encore en phase d'incubation et se développe largement parallèlement au procédé 2C-MIM. Les deux procédés sont déjà en production, mais tous deux sont en phase de déploiement technologique et d'études de faisabilité pour une grande variété de micro-pièces ou de pièces microstructurelles.

Les objectifs initiaux de recherche et développement compétitifs sont essentiels pour réussir sur le marché, mais ce n'est qu'en développant des matériaux et des processus de production autour des possibilités du 2C-μ-MIM dans l'industrie, associés à la formation d'ingénieurs et de techniciens, que de véritables avancées peuvent être réalisées.

Au cours des six derniers mois, l'utilisation de la céramique et du verre 3D dans les téléphones mobiles a suscité un intérêt croissant, et de nombreux modèles de structures 3D double face en verre et céramique ont également vu le jour. De plus en plus d'entreprises se sont lancées dans ce secteur, affichant un essor considérable. De nouvelles technologies, de nouveaux procédés et de nouveaux matériaux ont été développés, tels que l'acier inoxydable, l'alliage de titane, les cadres MIM et les coques arrière en céramique. Des aspects techniques tels que le développement de textures pour la décoration du verre, le nouveau procédé de pulvérisation d'encre, l'impression et la fusion d'antennes ont également été abordés. Améliorer le taux de réussite du verre 3D, réduire la consommation d'énergie et optimiser l'efficacité est devenu un enjeu majeur pour l'ensemble du secteur.

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