Sonderverfahren Pulverspritzgießen

Wollen Sie kleine bis mittelgroße Bauteile mit komplexen Geometrien aus Metall oder Keramik erstellen, dann ist ein bewährtes Verfahren das Pulverspritzgießen. Mit dem Moldex3D Sondermodul PIM (Powder Injection Molding) ist es möglich, den Verarbeitungsprozess mit metallischen oder keramischen Pulvern zu simulieren.

Im einem ersten Prozessschritt wird feines Metall- oder Keramikpulver mit einem Binder, der Thermoplast Matrix, zu einer homogenen Masse vermischt, die analog zur Kunststoffverarbeitung in einem Spritzgussprozess verarbeitet werden kann. Diese Metall-/Kunststoffmischung nennt man Feedstock. Sie wird in verflüssigter Form in ein geschlossenes Werkzeug eingespritzt, wo diese durch gezielte Temperaturführung die Kavität erst komplett ausfüllt und anschließend plastifiziert. Der entstandene Formkörper (Grünling) weist schon alle typischen geometrischen Merkmale des fertigen Bauteils auf. Nach Entnahme des Grünlings aus der Spritzgussmaschine wird der Binder in einem zweistufigen Prozess, der Entbinderung, wieder entfernt. Es entsteht ein rein metallisches oder keramisches Bauteil. Der nach dem Entbindern zurückbleibende poröse Formkörper, auch Braunling genannt, wird durch Sintern bei hoher Temperatur zu einem Bauteil mit seinen endgültigen geometrischen und mechanischen Eigenschaften verdichtet. Die Herstellung des Grünlings kann mit Moldex3D simuliert werden.

Der Aufbau des Simulationsmodells und die Definition der Prozessparameter erfolgen analog zum konventionellen Spritzgießen. Werkzeug und Temperierung sind in der Simulation nicht zwingend erforderlich, sorgen aber für eine höhere Genauigkeit. Vor allem bei den Materialdaten ergeben sich Unterschiede zum konventionellen Spritzgießen. Um die Pulverkonzentration berechnen zu können, wird ein Materialdatensatz benötigt, der Informationen über die Art des Pulvers, die Dichte und die mittlere Partikelgröße enthält. Das Pulver beeinflusst Materialeigenschaften wie z.B. die Viskosität und die Wärmeleitfähigkeit.

Für eine optimale Bauteilqualität wird eine möglichst gleichmäßige Pulververteilung im Grünling angestrebt. Über die Verteilung der Pulverkonzentration aus der Füllsimulation können Rückschlüsse auf mögliche schwarze Stellen an der Bauteiloberfläche (Black Lines) gezogen werden.

Sollten Sie weiteren Fragen haben, stehen wir, wie gewohnt, zur Verfügung.