金属射出成形ツールの 3D プリントに近い

関連ベンダー

ロストック大学のマイクロ流体工学の教授は、Stenzel MIM Technik (プフォルツハイム近くのティーフェンブロン) と協力して、3D 金属射出成形 (MIM) ツールをプリントするプロジェクトに取り組んでいます。 開発の基礎は、Aim 3D の CEM テクノロジーと Ex-AM 255 システムの使用です。

ドイツ連邦経済エネルギー省 (BMWi) が資金提供するプロジェクトの一環として、3D プリント MIM ツールが、ロストック大学マイクロ流体工学部長 (LFM) とステンツェル MIM テクニックによって共同開発されました。 プロジェクトの期間は、2021 年 4 月から 2023 年 10 月までです。プロセスとアプリケーションの基礎は、Ex-AM 255 システムに実装された AIM3D の CEM テクノロジーの使用です。 このプロジェクトは、3D 金属プリンティングの現在の最先端技術を表しています。

プロジェクトの目標は、3D プリンティングを使用して、ほぼ輪郭を冷却する金属射出成形用のツールを製造することでした。 3D プリンティングでは、ツール内の螺旋チャネルとのいわゆる機能統合として、近輪郭冷却を直接組み込むことができます。 言い換えれば、大きなツールの場合のように、インレットとして埋め込まれていません。 金属またはポリマーで作られた射出成形金型の輪郭に近い冷却の目標は、サイクル時間を大幅に短縮することです。 ニアコンター冷却の原理は、断面積の小さいニアコンター冷却チャネルを通して冷却液を導くことです。 サイクル中にすでにコンポーネントを冷却します。 これにより、離型プロセスが高速化され、サイクルが大幅に短縮されます。 らせん状の冷却チャネルの複雑な形状は、コンポーネントのニーズに基づいたシミュレーション モデルを使用する CAD テクノロジーを利用して作成されます。 長期的な経験によると、壁の厚さとサイズに応じて、サイクル タイムが約 20% 短縮されることがわかっています。

統合コンポーネント ソリューションとしての 3D プリンティングには、金型に縛られたプロセスと比較して、機能統合としてワンショット技術の利点があります。 したがって、このアプリケーション例は、市場投入までの時間を大幅に短縮する機会を示しています。 この協力プロジェクトの目的は、MIM ツールをコスト効率よく迅速に生産するための新しいプロセス チェーンを開発することです。 これまで、従来の金属射出成形金型の製造には最大 8 週間の期間が必要でした。 3D 金属印刷を使用すると、MIM ツールの準備期間を約 5 日間に短縮できます。

協力の一環として、ツールの最適化された 3D モデルが最初に CAD とシミュレーション ツールを使用して開発されました。 このデータは、必要なプロセス パラメーターとともに Ex-AM 255 CEM システムに転送されました。 次に、いわゆる緑色のパーツが 3D プリントされます。 その後、部品は多段階プロセスで焼結され、最終的な材料特性が得られます。 このプロセスでは、必要な脱脂および焼結ステップを経た後、複雑な金属部品を迅速に製造できます。 同時に、CEM プロセスにより、焼結に伴う体積収縮の制御が可能になります。 得られた金型にはキャビティが形成されます。 このコンポーネントは、薄いフィンを備えた厚肉の部品で構成されています。 これらのフィンは型から外すのが難しいため、輪郭に近い冷却を行わないと製造できません。 Stenzel MIM Technik は、このコンポーネントのサイクル タイムを最大 70 ～ 80% まで大幅に短縮したいと考えています。 ただし、射出成形のテスト試験はまだ保留中です。

マルチマテリアル 3D プリンタ Ex-AM 255 は、さまざまな異なる材料 (金属、プラスチック、セラミック) やさまざまなプロセス (ハイブリッド コンポーネント) で使用できます。 パウダー ベッド プロセスやフィラメントを使用する他の 3D プリンティング プロセスと比較して、CEM プロセスを使用するシステムは、古典的な熱可塑性の金型結合射出成形に近い引張強度を実現します。 3D プリントの価格の利点は、フィラメントの代わりに市販の顆粒を使用した場合に特に顕著です。 顆粒を使用すると、CEM プロセスにより最大 10 分のコスト削減につながります。