Der Formgebungsprozess, insbesondere beim Metall-Spritzgießen (MIM) und Keramik-Spritzgießen (CIM), ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem Rohmaterialien zu fertigen Produkten verarbeitet werden.
Die 5 wichtigsten Phasen des Spritzgießprozesses werden erklärt
1. Mischen der Rohmaterialien zu einem Ausgangsmaterial
Zweck: In dieser Phase wird Metall- oder Keramikpulver mit einem Bindemittelsystem kombiniert, um ein für das Spritzgießen geeignetes Ausgangsmaterial zu erhalten.
Verfahren: Die Rohstoffe werden gründlich gemischt, um ihre Einheitlichkeit zu gewährleisten. Dies ist oft ein "Versuch und Irrtum"-Prozess, um die beste Mischung zu finden.
Bedeutung: Die Qualität des Ausgangsmaterials wirkt sich direkt auf die Eigenschaften des Endprodukts aus, so dass diese Phase für das Erreichen der gewünschten mechanischen Eigenschaften entscheidend ist.
2. Formung des Rohmaterials in die gewünschte Form (Rohlingsbildung)
Zweck: Das Ausgangsmaterial wird in eine Form gespritzt, um einen Rohling zu formen, der eine annähernde Form des Endprodukts darstellt.
Verfahren: Hierbei werden doppelt wirkende hydraulische Pressen und spezielle Formen und Gesenke verwendet, um das Ausgangsmaterial unter hohem Druck zu formen. Eine Methode ist das Wet-Bag-Verfahren, bei dem das pulverförmige Material in einem flexiblen Formbeutel enthalten ist, der in eine Hochdruckflüssigkeit getaucht wird.
Bedeutung: In der Formgebungsphase wird sichergestellt, dass der Rohling die richtigen geometrischen Merkmale und die richtige Grünfestigkeit aufweist, so dass eine prozessbegleitende Handhabung und Bearbeitung möglich ist.
3. Entbindern
Zweck: Beim Entbindern wird das Bindemittel aus dem Formteil entfernt, so dass nur noch das Metall- oder Keramikpulver übrig bleibt.
Verfahren: Dieser Schritt ist oft der anspruchsvollste, da er eine genaue Kontrolle der Temperaturprofile und des Gasdrucks erfordert. Bei Catamold®-Rohstoffen wird die Entbinderung durch Salpetersäure katalysiert.
Bedeutung: Eine erfolgreiche Entbinderung ist entscheidend für die anschließende Sinterphase, da sie sicherstellt, dass das Bindemittel den Verdichtungsprozess nicht beeinträchtigt.
4. Sintern
Zweck: Beim Sintern wird das entbinderte Teil auf eine hohe Temperatur erhitzt, wodurch sich die Metall- oder Keramikpartikel verbinden und ein dichtes, festes Endprodukt bilden.
Verfahren: Die Pressphase ist ein Schlüsselelement des Sinterprozesses, bei dem das Teil unter hohem Druck seine endgültige Form erhält. In dieser Phase werden doppelt wirkende hydraulische Pressen und spezielle Formen und Gesenke verwendet.
Bedeutung: Das Sintern ist für das Erreichen der gewünschten mechanischen Eigenschaften und der Maßgenauigkeit des Endprodukts unerlässlich.
5. Zusätzliche Überlegungen
Das Kühlsystem: Die Kühlung der Pressplatten während des Formgebungszyklus ist notwendig, damit sich thermoplastische Materialien vor dem Öffnen der Form verfestigen können.
Kontrolle der Schließkraft: Die genaue Steuerung der Schließkraft stellt sicher, dass die Form während des Einspritzvorgangs geschlossen bleibt, um Fehler im Endprodukt zu vermeiden.
Spritzgießzyklen: Der Spritzgießprozess dauert in der Regel zwischen 2 Sekunden und 2 Minuten und umfasst Phasen wie Schließen, Einspritzen, Kühlen und Auswerfen.
Das Verständnis dieser Phasen und ihrer gegenseitigen Abhängigkeiten ist für den Einkäufer von Laborausrüstungen von entscheidender Bedeutung, da es bei der Auswahl der geeigneten Maschinen und Verfahren hilft, um die gewünschte Produktqualität und Effizienz zu erreichen.
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