从塑料射出成型产业跃进到新颖的金属成型技术

in Top Story on 3 月 14, 2013

射出成型最大的优势是可以大量生产复杂的几何产品,因各种设计需求,生产过程会运用到不同的塑胶材料。然而,塑胶材料无法满足全部的设计需求,举例来说,塑胶就无法完全取代铁的特性。粉末射出成型(PIM)为一独特制程解决方案,因为能满足形状复杂且体积小的金属/陶瓷精密产品大量生产的需求,目前正快速成长发展。到二零一二年时,全球粉末射出成型产业的产值会以每年成长15-20%速度扩张到一亿五千万美金(Powder Injection Molding International),而根据Global Industry Analysts指出,到二零一七年时,产值会高达三亿七千万美金 。

粉末射出成型广泛应用在许多产业上,其中陶瓷粉末射出成型主要应用在美国的医药和医疗市场;而在亚洲,金属粉末射出成型则多半应用在消费性电子产品和资讯科技方面。

一般而言,粉末射出成型制程涵盖四个部分:1) 复合金属和陶瓷粉末与高分子混合(又称结合剂)来取得致密均匀的成型原料 2)成型原料经过射出后形成生胚 3) 去除结合剂之后,产生棕胚 4) 烧结剩下粉末结构至成品雏型。 然而在射出成型阶段,均匀的成型原料在注入模穴的过程中,却充斥著许多亟待解决的技术挑战。经烧结后的成品缺陷往往是始于成型过程,例如:浇口残痕、顶针痕以及分型线…等等,而这些缺陷很难在脱脂和烧结过程中去除。成型原料的选择及模穴充填的粉末密度/浓度分布,更是会间接影响烧结阶段产生收缩情形,进而引起表面瑕疵、内部结构缺陷、翘曲以及裂痕等问题。

Moldex3D的粉末射出成型(PIM)解决方案,反映出产业对于品质要求越来越高。Moldex3D PIM 可以协助检视充填阶段粉末密度的变化,如以下图一及图二所示。此外,Moldex3D 可以提供工具协助评估成型条件,以降低产品在射出成型制程中可能发生的缺陷。除了Moldex3D PIM模拟解决方案之外,Moldex3D材料实验室具备全方位塑胶材料检测能力,提供粉末射出成型制程一个完整性解决方案。

图一  Moldex3D呈现不同充填阶段的粉末密度分布情形
图二  Moldex3D呈现成品内的粉末密度

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