3D打印技術(shù)和MIM技術(shù)分析對(duì)比

金屬粉末冶金注射成形（l injection Molding ,簡(jiǎn)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(shì)。氫氣在一定的溫度條件下具有很強(qiáng)的滲透性，是一種化學(xué)活性較強(qiáng)的可燃性無(wú)毒氣體，常在鎢、硬質(zhì)合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結(jié)中作為保護(hù)氣氛。MIM技術(shù)在加工體積很小、形狀復(fù)雜而對(duì)材料要求很高的各中異型部件方面有優(yōu)勢(shì)，也適合于制作高精度微創(chuàng)醫(yī)用器械關(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。

3D打印適合運(yùn)用于航天，等個(gè)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(lái)，會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

粉末冶金生胚強(qiáng)度

粉末冶金生胚強(qiáng)度的概念粉末冶金生坯強(qiáng)度是指冷壓的粉末壓坯的機(jī)械強(qiáng)度。粉末冶金零件生坯具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度是必要的，以便壓坯從陰模中脫出和將其運(yùn)送到燒結(jié)爐而不會(huì)損壞。生坯強(qiáng)度取決于金屬粉末的種類與施加的壓力。密煉機(jī)是一種設(shè)有一對(duì)特定形狀并相對(duì)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、在可調(diào)溫度和壓力的密閉狀態(tài)下間隙性地對(duì)聚合物材料進(jìn)行塑煉和混煉的機(jī)械，主要由密煉室、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子密封裝置、加料壓料裝置、卸料裝置、傳動(dòng)裝置及機(jī)座等部分組成。軟金屬的粉末、不規(guī)則顆粒形狀或多孔性顆粒結(jié)構(gòu)的粉末都具有較高的生坯強(qiáng)度。對(duì)于軟金屬，用較低的壓力即可生產(chǎn)出能夠進(jìn)行搬運(yùn)的壓坯。較硬的粉末則需要較高的壓力。

要理解粉末冶金生坯強(qiáng)度，就必須知道哪種力使金屬之間產(chǎn)生黏著。當(dāng)使清潔的金屬表面相互接觸時(shí)，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。施加壓力使接觸面積增大，不管顆粒形狀和表面粗糙度如何，這種接觸面積大體上正比于施加的壓力。對(duì)粉末冶金生坯強(qiáng)度的這種解釋就將重點(diǎn)放在了建立顆粒之間原子與原子的金屬接觸。粘結(jié)劑比例過(guò)小時(shí)，喂料的粘度雖然提高，但是容易形成空隙，不容易注射，而且脫粘后制品容易裂紋或開裂。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規(guī)則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強(qiáng)度。這種較高的強(qiáng)度來(lái)自于粉末冶金壓坯中不規(guī)則形狀顆粒之間的相互聯(lián)鎖。對(duì)相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭(zhēng)議，但看起來(lái)可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當(dāng)大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。

粉末冶金工藝很適用于大批量生產(chǎn)這類的零件。它可以為各種形狀復(fù)雜的零件生產(chǎn)設(shè)計(jì)且不浪費(fèi)材料。不過(guò)，制造鐵框在技術(shù)上并非易事。一般要按照粘結(jié)劑和粉末密度算出其質(zhì)量比，按照這個(gè)比例來(lái)進(jìn)行配比。在早期開發(fā)中，使用傳統(tǒng)潤(rùn)滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進(jìn)行過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)，生坯廢品率高達(dá)50%。目前，有通過(guò)用溫壓提高生坯密度和通過(guò)采用模壁潤(rùn)滑減少或消除混合粉中的潤(rùn)滑劑的方法來(lái)提高生坯強(qiáng)度。

金屬注射成形（MIM）發(fā)展

金屬注射成形（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產(chǎn)小型、三維復(fù)雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。

MIM是由傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成型技術(shù)融合發(fā)展而來(lái)，其基本工藝過(guò)程是：將各種微細(xì)金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預(yù)設(shè)粘結(jié)劑（各種熱塑性塑料，蠟及其他材料）均勻混合，制成具有流變特性的喂料，通過(guò)注射機(jī)注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件經(jīng)過(guò)脫除粘結(jié)劑和高溫?zé)Y(jié)后，即可得到微觀組織均勻、材料高度致密的各種金屬零部件。因此，密煉機(jī)的出現(xiàn)是橡膠機(jī)械的一項(xiàng)重要成果，至今仍然是塑煉和混煉種的典型的重要設(shè)備，仍在不斷的發(fā)展和完善。

MIM的發(fā)展進(jìn)程

20世紀(jì)70年代，美國(guó)學(xué)者Wiech首先開發(fā)出一種對(duì)金屬粉末進(jìn)行注射成形的粉末冶金工藝。20世紀(jì)80年代，美國(guó)倫賽爾理工學(xué)院開始開展MIM技術(shù)理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)的研究工作。美國(guó)Injectamax公司和德國(guó)BASF公司將脫脂時(shí)間從數(shù)十小時(shí)縮短到幾個(gè)小時(shí)，而且保形性得到明顯改善，產(chǎn)品的尺寸精度從±0.5%提高到±0.3%。一個(gè)實(shí)用的粘結(jié)劑一般由幾種組元組成，每種組元有各自獨(dú)特的功能，按照功能可以分為主要粘結(jié)劑、次要粘結(jié)劑和添加劑這幾種。21世紀(jì)后，MIM工藝進(jìn)一步得到改進(jìn)，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速。形狀復(fù)雜、尺寸較小及產(chǎn)量大，這些都是MIM的強(qiáng)項(xiàng)，使其在手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件、電子密封、切削工具及運(yùn)動(dòng)器材中找到大量應(yīng)用。

粉末冶金在零部件制造業(yè)地位不可取代

近幾年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了一些零部件生產(chǎn)廠家的發(fā)展，粉末冶金是一項(xiàng)將材料和零件成形集于一體，不僅節(jié)能高效還能減少污染，節(jié)省材料，已經(jīng)是現(xiàn)代工藝先進(jìn)的制造技術(shù)。電控系統(tǒng)有手動(dòng)、自動(dòng)電控系統(tǒng)，由用戶任意選擇和要求，操作方便、可靠。粉末冶金在零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)成為零部件生產(chǎn)發(fā)展的前沿。

　　對(duì)于粉末冶金的材料的生產(chǎn)提出來(lái)了更高的要求，粉末冶金制品在一定的條件下逐漸的發(fā)展成熟，在冶金方法上由于粉末冶金具有制備工藝，結(jié)構(gòu)組成等方面的獨(dú)特優(yōu)越性，可以生產(chǎn)制造出良好的材料，此類材料在特殊應(yīng)用中發(fā)揮非常大的作用，有著廣闊的應(yīng)用前景。但是從行業(yè)發(fā)展的總體情況來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)階段的MIM前景喜人，但在某些方面與國(guó)外還存在一定差距。粉末冶金制品一般用于制造高強(qiáng)度耐磨性強(qiáng)的零部件，在機(jī)械、電器，設(shè)備等有很大的用途，在汽車、機(jī)電、農(nóng)機(jī)、電機(jī)中也有非常廣泛的用途。

　　隨著社會(huì)的日益發(fā)展，各個(gè)行業(yè)都取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而推動(dòng)行業(yè)發(fā)展巨大的助力則來(lái)源于高科技的大力支持。理論上，顆粒越細(xì)，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)傳統(tǒng)的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統(tǒng)壓鑄成形強(qiáng)度低、精密鑄造無(wú)法大量量產(chǎn)、車削件成本較高等技術(shù)缺點(diǎn)。例如，粉末冶金制品，雖然粉末冶金行業(yè)在市場(chǎng)上具有很大的發(fā)展?jié)摿?，?yīng)用領(lǐng)域也極其廣闊，但是這些因素并不能表示粉末冶金制品可以在競(jìng)爭(zhēng)日漸加劇的生存環(huán)境中發(fā)展，在眾多粉末冶金制品中，只有擁有先進(jìn)的技術(shù)，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，才能牢牢的抓住用戶的眼球，成為最受市場(chǎng)歡迎的一款粉末冶金制品。

　　粉末冶金是一門重要的零件成形技術(shù)，采用粉末冶金技術(shù)新型工藝的不斷出現(xiàn)，必將促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)發(fā)展，也將為未來(lái)零部件的生產(chǎn)帶來(lái)光明的道路