近年、 マイクロ金属射出成形プロセス（μ-MIM） マイクロ部品やマイクロ構造表面の大量生産に使用できる金属や合金の製造を目的として開発されました。μ-MIMは、高温安定性、強度、靭性、熱伝導性、磁性を備えた新材料など、マイクロ用途向けの金属や合金の利用可能性を大幅に向上させます。
さらに、プラスチックのマイクロ射出成形と比較して、μ-MIM で開発されたバイメタル製造プロセスでは、射出成形プロセス中に 2 つの異なる金属材料を接続 (バイメタル共射出) することが可能です。
1. 2成分MIM（2C-MIM）
表面は多孔質で、内部の核は密である
バイメタル部品の製造方法として、2C-MIM（二成分MIM）プロセスが開発されました。2C-MIMプロセスの主な利点は、特性の異なる2つの材料を単一の製造プロセスで直接組み合わせることができるため、後続の接合作業（溶接、リベット、締結組立など）を削減できることです。
2C-MIM で製造できる部品は、複雑な内部構造を持つ中空部品から、柔軟で取り外し可能な部品まで多岐にわたります。
あらゆる研究の目的は、機能強化されたエンジニアリング部品を適正なコストで製造することです。摩耗しやすい部品の場合、摩擦面などの主要部分をより硬く耐摩耗性の高い材料で局所的に強化し、その他の構造部品を比較的低コストの材料で強化するしかありません。
バイメタル部品を製造するには、単に2種類の射出材料の射出成形形状を把握するだけでは不十分です。重要なのは、2種類の材料を同じ炉で、同じ焼結雰囲気下で焼結できることです。焼結中の2種類の部品の収縮率が異なると、層間剥離や割れが発生する可能性があります。また、有害な相が形成されると、合金元素が境界に沿って拡散し、材料の特性を低下させる可能性があります。
図17-4PH/316L複合材の共射出成形による引張試験片
2C-MIM部品の品質は、加工要素の調整によって最適化されます。組み立て作業なしで異なる材料特性を持つ部品を製造できるという独自の能力により、2C-MIMプロセスは、自動車部品の応用市場を拡大することが確実です。 MIM業界。
粉末の粒子サイズ範囲が1μm以下の場合、粉末の表面積が大きいことによる問題に対処するために特別な注入材料を使用する必要があります。 粉末射出成形 そして脱脂。
2.マイクロ金属射出成形プロセス（μ-MIM）
マイクロインジェクション用ステンレス製反応皿
製品やシステムは小型化が進んでおり、複雑なシステムの構造部品や機能部品もますます小さくなっています。
これには、適切な物理的特性を持つ先進的な材料の使用だけでなく、統合機能の数を増やすために超小型化された幾何学的特徴も必要です。
したがって、マイクロ部品またはマイクロ構造部品を製造するための非常に効率的で信頼性の高い方法を開発する必要があり、μ-MIMで製造されたマイクロ構造部品は、金属材料の機械的特性、耐腐食性、または高温特性の利点を得るためにプラスチック部品の代替として使用することができます。
この新しい製造プロセスの成功は、その競争力のあるプロセスが機械加工可能な材料や大量生産能力によって制限されており、μ-MIM に代わるものがないという事実に基づいています。
LIGA テクノロジー (リソグラフィーと電気形成の組み合わせ) は通常、2D ジオメトリにのみ適しており、材料の選択に関しては電気形成によって制限されます。
電気化学的マイクロ製造方法、マイクロミリング、マイクログラインディングなどの他の技術は、シリコンベースのマイクロエレクトロニクス産業から生まれ、1μmほどの小さな特徴を解決する能力を持っていますが、大量生産には適していません。 3Dパーツ。
現在、μ-MIMで製造される微小部品は、その形状寸法が5μm程度まで小さくなっています。しかし、流動特性や部品の形状維持など、性能を最適化するために、μ-MIMに求められるサブミクロン、ナノメートルの領域でも十分に対応可能な特殊な射出材料が開発されています。
一般的に、MIMはマイクロ部品において平均粒子径の約10倍の特徴を複製できます。これは特にマイクロ部品に適していますが、より小さな特徴を作成するには、より小さな粉末を使用する必要があります。現在利用可能な金属粉末は1μmです。一部の粉末は反応性が高すぎてこの粒子径範囲の粉末を製造できません（例：Ti）。一方、他の金属粉末は特殊なエアロゾル気化法によって製造しやすいです（例：ステンレス鋼）。
粉末の粒子サイズ範囲が 1μm 未満の場合は、粉末射出成形の大きな表面積と脱脂によって引き起こされる問題に適応するために、特殊な射出材料を使用する必要があります。
マイクロインジェクションステンレス鋼ギアとインペラの写真
現在、μ-MIMはまだインキュベーション段階にあり、2C-MIMプロセスとほぼ並行して開発が進められています。両プロセスともすでに生産段階にありますが、様々なマイクロ部品やマイクロ構造部品への適用に向けた技術展開と実現可能性調査が進められています。
初期の競争力のある研究開発目標は、市場での成功への道のりで非常に重要ですが、業界における 2C-μ-MIM の可能性を中心とした材料と製造プロセスの開発と、エンジニアと技術者の教育を通じてのみ、真のブレークスルーを達成することができます。
過去半年、携帯電話におけるセラミックや3Dガラスの応用がますます注目を集めるにつれ、両面3Dガラスやセラミック構造のモデルも数多く登場しています。この業界に参入する企業はますます増え、百花繚乱の様相を呈しています。ステンレス鋼、チタン合金、MIMフレーム、セラミックバックカバーなど、新技術、新プロセス、新素材が次々と開発され、ガラス装飾プロセスのテクスチャ開発、インクスプレー新プロセス、印刷とアンテナの融合といったプロセス面でも、3Dガラスの合格率向上、エネルギー消費量の削減、効率向上が業界全体にとって難題となっています。
投稿日時: 2023年11月10日