Kleine Metallteile effizienter sintern

Keramische Sinterträger optimieren die Produktion filigraner MIM-Bauteile

01. März 2013

Das Metal Injection Moulding (MIM) ist auf dem Vormarsch. Speziell für das Sintern innerhalb der MIM-Prozesskette hat WZR neue Sinterträger (engl. sintertrays) entwickelt, die sich schon ab Losgröße 1 kundenspezifisch herstellen lassen. Sie ermöglichen ein energieeffizientes und wirtschaftliches Sintern der filigranen Stahl- oder Titan-Rohlinge.

Das Metal Injection Moulding (MIM) – der Metallpulver-Spritzguss – ist inzwischen ein gefragtes Formgebungsverfahren für die kostengünstige Serienproduktion metallischer Klein(st)teile mit komplexen Geometrien und geringen Wandstärken. Die Stahl- oder Titan-Bauteile wiegen meist zwischen 1 und 150 Gramm. Ihre Herstellung erfolgt in einem mehrstufigen Prozess: Ein feines Metallpulver wird – versetzt mit Polymer-Wachs-Bindern – in einer Spritzgießmaschine in die Form injiziert und nach dem Entbindern durch Sintern verfestigt.

Die bislang beim Sintern verwendeten Trägerstrukturen entsprechen allerdings längst nicht mehr dem Stand der Technik. Sie sind oft völlig überdimensioniert, auf sehr einfache Geometrien beschränkt und beanspruchen im Ofen viel Platz. Da sie beim Sintern ständig mit aufgeheizt werden, erhöhen sie den Energieverbrauch unnötig. Die Ingenieure der WZR ceramic solutions GmbH haben deshalb moderne, formoptimierte Sintertrays für das MIM-Sintern entwickelt, die in Form und Größe an die MIM-Bauteile angepasst werden können. Sie bestehen aus Aluminiumoxid, sind sehr leicht, haben eine geringe Masse und verkraften aufgrund ihrer porösen Werkstoffstruktur die verfahrensbedingten Temperaturwechsel deutlich besser als die derzeit verwendeten Trägerstrukturen.

Für die Herstellung der neuen Sinterträger nutzt WZR seine eigenen Kapazitäten im Bereich des 3D Druckens. Dieses Schichtbau-Verfahren kommt ohne teure Formwerkzeuge aus und bezieht die Geometriedaten direkt aus den Datensätzen marktüblicher CAD-Programme. Ähnlich einem Tintenstrahldrucker sprüht der 3D Drucker einen Flüssigbinder auf das vordeponierte Aluminiumoxid-Granulat und baut die Strukturen schichtweise auf. Deren Verfestigung erfolgt durch einen abschließenden Sinterprozess.

Diese Methode ermöglicht die ebenso schnelle wie kostengünstige Herstellung masse- und formoptimierter Sinterträger, die die Energieeffizienz des MIM-Sinterns verbessern und eine wirtschaftliche Raumausnutzung der Ofenkammer ermöglichen. Bereits ab Losgröße 1 kann WZR binnen drei Wochen nach Eingang der CAD-Daten maßgeschneiderte – also in der Form exakt auf die MIM-Bauteile angepasste – Gestelle, Schalen oder Unterlagen bereitstellen. Für das Sintern von MIM-Teilen aus Titan erhalten die Sinterträger zusätzlich eine schützende Beschichtung aus Zirconiumoxid. Das Leistungsspektrum von WZR deckt die gesamte Herstellung ab.