金屬粉末冶金注射成形(l injection Molding ,簡稱“MIM”)是傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新型近凈型成形技術(shù)。MIM技術(shù)在制備幾何形狀復(fù)雜、組織結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)異的近凈形零部件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。MIM技術(shù)在加工體積很小、形狀復(fù)雜而對材料要求很高的各中異型部件方面有優(yōu)勢,也適合于制作高精度微創(chuàng)醫(yī)療器械關(guān)鍵部件。也可以制作不同材料的精密結(jié)構(gòu)件,如陶瓷、鋁合金、不銹鋼、鈦及鎳鈦合金等。
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2017-11-6 14:21 上傳
金屬粉末注射成型適合大批量制造,產(chǎn)品制造成本低;3D打印適合運(yùn)用于航天,醫(yī)療等個性化定制小批量制造需求,但如果把3D打印技術(shù)和金屬粉末注射成型工藝結(jié)合起來,會有更好的經(jīng)濟(jì)效益。
MIM釋義及前景
先解釋一下MIM,即“金屬粉末注射成型”,是第五代金屬成型技術(shù),在手機(jī)、汽車 和醫(yī)療等領(lǐng)域迅猛的發(fā)展。所謂MIM,簡單理解,就是把金屬零件設(shè)計(jì)的像塑膠注射零件一樣;利用塑膠注射快速復(fù)制的優(yōu)點(diǎn),將金屬零件注射成形,然后經(jīng)過熱制程作成金屬實(shí)體零件。再形象的講就是,金屬粉末在塑料 的幫助下注塑成型,故又稱為“聚砂成金”!
其具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異、批量化程度高等特點(diǎn),為國際粉末冶金領(lǐng)域發(fā)展迅速、富有前景的一種新型“近凈成形”技術(shù),在國際上被譽(yù)為“當(dāng)今最熱門的零部件成形技術(shù)”。
目前在亞洲市場主要用于電子產(chǎn)品行業(yè),在北美市場主要用于醫(yī)療器械 等領(lǐng)域,在歐洲則更加偏重于汽車與消費(fèi) 品行業(yè)。我國 MINI 市場從2000年開始逐步增長,2011年突破10億大關(guān),到2016年市場規(guī)模已近60億,在全球市場占比為25%,預(yù)計(jì)到 2018 年將突破 70 億元。
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2017-11-6 14:22 上傳
簡而言之,MIM就是一種最新的技術(shù),精度高,經(jīng)濟(jì)性和成長性好。不能算是智能制造 ,但卻是實(shí)實(shí)在在的精密制造。中國現(xiàn)在不缺智能制造,缺精密制造啊。制造火箭、高鐵 、芯片 ,卻造不出圓珠筆芯和高級鉆頭。請記住,制造業(yè)是一個國家的脊梁!但是由于MIM工藝過程中粉末/粘結(jié)劑塑化體經(jīng)歷多次物理和化學(xué)狀態(tài)變化,在不同階段易引入不同缺陷,所以MIM技術(shù)目前在對缺陷敏感、力學(xué)性能要求高的材料體系及產(chǎn)品中應(yīng)用得較少。
但在市場上所需求的各種零部件產(chǎn)品尺寸范圍一般都大于10mm,最小厚度多在10~30mm之間。若MIM產(chǎn)品能達(dá)到30mm尺寸范圍,則MIM應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫綐O大的拓寬,尤其是在槍械、汽車、精密機(jī)械等領(lǐng)域,像沖鋒槍、機(jī)槍、火炮、汽車發(fā)動機(jī)、機(jī)械臂零件等。金屬注射成形技術(shù)的±0.3%~0.5%尺寸精度,雖然優(yōu)于精密鑄造產(chǎn)品,但落后于粉末冶金壓制/燒結(jié)的機(jī)加工。如果能將尺寸提高到±0.1%~0.05%,達(dá)到傳統(tǒng)粉末冶金壓制/燒結(jié)工藝的尺寸精度,并接近機(jī)加工產(chǎn)品的水平,同樣將大大拓展MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和生命力。
技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
1.計(jì)算機(jī)及其輔助設(shè)施:如打印機(jī)零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動零件;
2.工具:如鉆頭、刀頭、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭、套筒、扳手、電工工具,手工具等;
3.家用器具:如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、珠寶鏈環(huán)、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部件;
4.醫(yī)療機(jī)械用零件:如牙矯形架、剪刀、鑷子;
5.軍用零件:導(dǎo)彈尾翼、搶支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件;
6.電器用零件:電子封裝,微型馬達(dá)、電子零件、傳感器件;
7.機(jī)械用零件:如松棉機(jī)、紡織機(jī)、卷邊機(jī)、辦公機(jī)械等;
8.汽車船舶用零件:如離合器內(nèi)環(huán)、拔叉套、分配器套、汽門導(dǎo)管、同步轂、安全氣囊件等。
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2017-11-6 14:30 上傳
國內(nèi)現(xiàn)有MIM生產(chǎn)企業(yè)100多家,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì):主要分布在長三角(32)、珠三角(38)、山東(16)、京津地區(qū)(12)臺灣(45)。
MIM生產(chǎn)企業(yè)按照綜合實(shí)力分為大型、中型、小型、微型四類:
大型企業(yè)有上海富馳、常州精研、杭州安費(fèi)諾、安泰科技、昶聯(lián)金屬等,生產(chǎn)規(guī)模大,年產(chǎn)值高(數(shù)億元),技術(shù)實(shí)力強(qiáng),管理團(tuán)隊(duì)優(yōu)秀;
中型企業(yè)有北京嘉潤、英捷高科、上海磐宇、深圳圣飛斯、東莞晟銘、深圳星迪等,具有較強(qiáng)生產(chǎn)能力和新產(chǎn)品研發(fā)能力,分析檢測手段齊全;
小型企業(yè),數(shù)量較多,一般擁有兩條或多條生產(chǎn)線,新產(chǎn)品開發(fā)能力一般,年產(chǎn)值200萬以上;
微型企業(yè),兩臺注塑機(jī)+一臺燒結(jié)爐,新產(chǎn)品開發(fā)能力很差,年產(chǎn)值200萬元以下。
科研單位
國內(nèi)MIM科研單位有大批技術(shù)人員從事科研工作,每年承擔(dān)大量的科研題目,每年都有大量的科研成果。但是這些科研題目多數(shù)是追蹤跟隨國際MIM發(fā)展前沿,與國內(nèi)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)際相距較遠(yuǎn),近幾年很少有MIM科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)應(yīng)用。
主要科研單位有:安泰科技、北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、廣州有色院、北京有色院、南方科技大學(xué)等。
制品生產(chǎn)能力與國外相比差距不大,雖然我們的原材料不夠穩(wěn)定,裝備比較落后,但是我們生產(chǎn)的產(chǎn)品無論是外觀還是性能與美歐相比差距不大。因此國際知名大公司紛紛轉(zhuǎn)向中國采購MIM零件。品牌手機(jī)蘋果對中國MIM零件生產(chǎn)予以認(rèn)同,現(xiàn)在蘋果公司MIM零件大部分是由中國制造的。另外中國MIM行業(yè)不斷地大膽創(chuàng)新,國外MIM單重產(chǎn)品一般局限于50克以內(nèi),國內(nèi)產(chǎn)品單重可以做到2700克。這個突破是國外同行望塵莫及的。
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2017-11-6 14:30 上傳
可以預(yù)見,隨著人們對金屬注射成形的進(jìn)一步研究、開發(fā)和應(yīng)用,MIM技術(shù)將在不遠(yuǎn)的將來真正發(fā)展為一種可以與機(jī)加工、精密鑄造、壓制/燒結(jié)工藝平行發(fā)展的一種具有吸引力的近凈成形制備技術(shù),會被越來越多的零件設(shè)計(jì)人員所了解和接受,滿足國家通訊、機(jī)械、汽車、兵器、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝阅墚愋侮P(guān)鍵精密零部件的需求,將我國的零部件加工制造業(yè)提高到一個嶄新的水平。
3D打印不足我們這里只提比較典型的三個缺陷吧。
1,生產(chǎn)模式的效率問題。
單體的一體化成型的效率,肯定是比不上“行業(yè)內(nèi)分級零件加工+組裝”的效率的,因?yàn)楹笳呤窃谡{(diào)動整個制造業(yè)體系的產(chǎn)能,半成品加工和分級加工可以把工序效率做到幾乎最高,相當(dāng)于整個業(yè)界就形成了一個流水線。而單體的一體化成型,工作流程是完全固定的,無法形成此類產(chǎn)業(yè)效應(yīng),且目前的3D打印機(jī)體無法承受長時(shí)間,高強(qiáng)度的負(fù)荷。且單體機(jī)做生產(chǎn),維護(hù)費(fèi)用和難度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出傳統(tǒng)工藝把產(chǎn)業(yè)鏈平攤開的做法。
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2017-11-6 14:30 上傳
2,材料問題。
首先是材料應(yīng)用導(dǎo)致的工藝問題。
因?yàn)樾枰A(yù)先制成專用的金屬粉末;打印出的金屬制品致密度低,最高能達(dá)到鑄造件致密度的98%,某些情況下低于鍛造件的力學(xué)性能,當(dāng)然在某些構(gòu)件,比如大型鈦合金構(gòu)件上(比如比較熱的航空行業(yè)),是完全能夠滿足力學(xué)性能的,但總體狀況,值得商榷;某些打印制品表面質(zhì)量差,精度2-10μm,需要打磨拋光機(jī)加工等后處理;3D打印具有復(fù)雜曲面的零部件時(shí),支撐材料難以去除。
其次,材料的適用范圍的問題。
目前,工業(yè)領(lǐng)域能用的就適用的金屬材料只有10余種,鋁硅合金、鈦合金、鎳合金和不銹鋼比較成熟。新一點(diǎn)的東西的話,有3DXNano ESD碳納米管燈絲,3DXNano是基于CNT(碳納米管)的技術(shù),可用于打印一些關(guān)鍵零件如在汽車,電子/電氣,工業(yè),以及需要靜電放電(ESD)保護(hù)和清潔高水平市場。該材料是由100%的純ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)樹脂和多壁碳納米管的制造。應(yīng)用性如何,還不知。。
而生物材料領(lǐng)域,比如,RegenHu開發(fā)的INK僅支持明膠、膠原與合成高分子混合物等幾種材料;成品狀況的話,打印出的結(jié)構(gòu)生物相容性較差,孔隙率小且孔洞分布不均勻,細(xì)胞附著生長繁殖率低。也就是,只能用作模仿,還不能實(shí)現(xiàn)特定功能性。
家用領(lǐng)域也沒好哪兒去,主流的有石膏、光敏樹脂、ABS塑料等,Object公司號稱可以14種基本材料的基礎(chǔ)上混搭出107種材料 ,拭目以待吧。
3,成本問題。
當(dāng)然這個成本主要是剛才提到的如果長期,高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的單體機(jī)的維護(hù)成本,導(dǎo)致規(guī);a(chǎn)的成本過高。
還有就是材料——零件類型的深度定制化的模式,實(shí)際上不是一個成本低,而且市場廣闊的生產(chǎn)模式。。
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2017-11-6 14:30 上傳
我們再來看看和3D打印發(fā)展比較有意思的兩家家企業(yè)——大族激光,金運(yùn)激光
大族激光在目前產(chǎn)業(yè)布局上對3D打印的態(tài)度:
“3D打印的核心是材料界,激光加工是其次的。大族激光很多年前就開始研究3D打印了,但是大族激光并沒有在任何場合去炒作3D打印,因?yàn)闆]有任何一個企業(yè)能夠把它做成一個很大的產(chǎn)業(yè)!标悹D說,“3D打印其實(shí)是一個‘忽悠’的項(xiàng)目,它引起了一些人的瘋狂。雖然3D打印是一項(xiàng)新的技術(shù),但是把它說成引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的技術(shù)是過高的看待這個行業(yè)。主要是因?yàn)?D打印是定制的,效率太低,不能用于標(biāo)準(zhǔn)化、批量化的產(chǎn)品生產(chǎn),導(dǎo)致成本高。不能批量化就不能工業(yè)化,不能工業(yè)化就不能大規(guī)模推廣。就目前的技術(shù)和市場來看,除非說過幾年之后這項(xiàng)技術(shù)獲得更大的突破,否則3D打印也僅能停留在實(shí)驗(yàn)室做樣板而已!
金運(yùn)激光在目前產(chǎn)業(yè)布局上對3D打印的態(tài)度:
成立專門的產(chǎn)業(yè)投資基金;上線B2B2C模式的3D打印云平臺:是金運(yùn)激光擬構(gòu)筑的金運(yùn)·3D+平臺體系的一部分。金運(yùn)·3D+平臺體系將圍繞“創(chuàng)造個性生活”,打造金運(yùn)·3D+設(shè)計(jì)師俱樂部、金運(yùn)·3D+云平臺(B2B2C平臺和C2B2C平臺)、金運(yùn)·3D+數(shù)字化云工廠、金運(yùn)·3D+潮流科技體驗(yàn)街等4大模塊,從而形成基于O2O的完整的3D打印應(yīng)用服務(wù)體系。可見大刀闊斧的在民用級市場對其進(jìn)行布局。
幾年過去了,誰壓中寶了從股價(jià)走勢上看大家一目了然,3D打印顯然還沒到大規(guī)模應(yīng)用的風(fēng)口,概念是美好的,現(xiàn)實(shí)是殘酷的。誠如大族激光說的主要是因?yàn)?D打印是定制的,效率太低,不能用于標(biāo)準(zhǔn)化、批量化的產(chǎn)品生產(chǎn),導(dǎo)致成本高。
來源:老艾實(shí)盤
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