Das Metallpulverspritzgießen, ein Herstellungsverfahren, das Kunststoffspritzgießen und Pulvermetallurgie kombiniert, hat erhebliche technische Vorteile und breite Anwendungsmöglichkeiten im Werkzeugbau gezeigt. Sein Kernansatz besteht darin, feines Metallpulver mit einem Bindemittel zu mischen, um einen Ausgangsstoff zu erzeugen. Dieses Ausgangsmaterial wird dann mithilfe einer Spritzgussmaschine in komplexe Formen gebracht. Durch Entbindern und Sintern entstehen dann Metallteile mit nahezu -voller Dichte. Diese Technologie überwindet die Einschränkungen der herkömmlichen Bearbeitung komplexer Strukturen und behebt gleichzeitig die unzureichende Dichte herkömmlicher pulvermetallurgischer Produkte. Es ist zu einem wichtigen Treiber für den Wandel der Werkzeugindustrie hin zu Präzision, geringem Gewicht und hoher Leistung geworden.
I. Technische Prinzipien und Prozessdurchbrüche
Die MIM-Prozesskette besteht aus vier Hauptschritten: Zunächst umfasst die Rohmaterialvorbereitung das Mischen von Metallpulver (z. B. Edelstahl, Werkzeugstahl und Hartmetall) mit einem thermoplastischen Bindemittel, typischerweise mit einer Partikelgröße von weniger als 20 Mikrometern, in einem bestimmten Verhältnis, um ein einheitliches Ausgangsmaterial zu bilden. Moderne Rohstoffformulierungen können Metallgehalte von bis zu 60 %-65 % erreichen, wodurch die Dichte des Sinterprodukts deutlich erhöht wird. Als nächstes wird während der Spritzgussphase das Ausgangsmaterial bei einer Temperatur von 130 {11}}200 Grad in die Form eingespritzt. Dieser Prozess ermöglicht die gleichzeitige Bildung komplexer Werkzeugteile mit Merkmalen wie Gewinden, Rillen und dünnen Wänden, wie beispielsweise dem sternförmigen Kopf eines Inbusschlüssels oder der Hohlstruktur eines chirurgischen Instruments. Beim Entfetten werden über 90 % des Bindemittels durch Lösungsmittelextraktion oder thermische Zersetzung entfernt. Schließlich gewährleistet das Hochtemperatursintern in einer Wasserstoff- oder Vakuumumgebung eine stabile Schrumpfungsrate von 15–20 % und erreicht gleichzeitig eine theoretische Dichte von über 98 %.
II. Typische Anwendungen im Werkzeugbau
Die MIM-Technologie hat -großflächige Anwendung im Handwerkzeugsektor gefunden. Mit dieser Technologie können Anti--Rutschmuster direkt im Werkzeugkopf geformt werden, sodass keine nachträgliche Nachbearbeitung erforderlich ist. Bei Schiffswerkzeugen, die Korrosionsbeständigkeit erfordern, können MIM-Teile aus 316L-Edelstahl in einem einzigen Formschritt eine nahtlose Struktur erreichen, wodurch das Problem geschweißter Werkzeuge, die in Salznebelumgebungen zu Rissen neigen, vollständig gelöst wird.
Der Wert der MIM-Technologie zeigt sich noch deutlicher im Elektrowerkzeugsektor. Das MIM-Verfahren integriert nicht nur Einzelteile in modulare Baugruppen, sondern verbessert auch die Getriebegenauigkeit auf DIN 8 und reduziert den Geräuschpegel um 15 Dezibel. Diese Zahnräder werden nach dem Sintern aufgekohlt und erreichen eine Oberflächenhärte von über HRC60 bei gleichzeitiger Beibehaltung einer Kernzähigkeit von HRC35, wodurch ein perfektes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Schlagfestigkeit erreicht wird. Darüber hinaus können Aluminiumkomponenten wie individuell geformte Kühlkörper und Motorendkappen, die häufig in Elektrowerkzeugen verwendet werden, durch MIM auf eine Wandstärke von 0,8 mm reduziert werden, während die Gleichmäßigkeit erhalten bleibt, eine Leistung, die mit Druckguss nur schwer zu erreichen ist.
Angesichts der steigenden Nachfrage nach Präzisionsmontagewerkzeugen wird das Metallpulverspritzgießen (MPM) weiterhin in der Werkzeugherstellungsindustrie eingesetzt. Diese bis in die 1970er Jahre zurückreichende Technologie treibt die Werkzeugherstellung durch kontinuierliche Materialinnovationen, Anlagenverbesserungen und Prozessoptimierung kontinuierlich voran.