Pulverspritzguss (PIM) ist ein fortschrittliches Herstellungsverfahren, das die Vorteile der Pulvermetallurgie und des Kunststoffspritzgusses vereint. Es eignet sich besonders für die Herstellung hochpräziser, komplex-geformter Metall- oder Keramikteile. Im Bereich der Zahnradherstellung ist die PIM-Technologie mit ihrer nahezu endkonturnahen Form, der hohen Materialausnutzung und der Fähigkeit zur Massenproduktion komplexer Strukturen eine ideale Wahl für die Herstellung von Zahnrädern mit kleinem Modul, Mikrozahnrädern und speziell geformten Zahnrädern.
1. Effiziente Umformung von Mikrozahnrädern
In medizinischen Geräten und Präzisionsinstrumenten erfordern Mikrozahnräder (z. B. mit einem Modul von 0,1 - 0,5 mm) eine extrem hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Herkömmliche Schneidverfahren sind anfällig für Verformungen und Grate. Durch Mischen und Einspritzen von Metallpulver (z. B. Edelstahl und Titanlegierung) mit einem Bindemittel können mit PIM jedoch in einem einzigen Schritt komplexe Merkmale wie Zahnformen und Wellenlöcher geformt werden, wodurch Zahnoberflächenrauheiten von bis zu Ra 0,8 μm erreicht werden, ohne dass eine Nachbearbeitung erforderlich ist. Beispielsweise verbessern PIM-geformte Zahnradsätze für Dentalhandstücke die Verschleißfestigkeit und die Übertragungseffizienz erheblich.
2. Endformung von speziell-geformten Zahnrädern
Bei speziell-geformten Zahnrädern wie Schrägverzahnungen, Kegelrädern und nicht-runden Zahnrädern formt PIM das Zahnprofil direkt durch die Formkonstruktion und eliminiert so die zahlreichen Schritte, die bei herkömmlichen Prozessen erforderlich sind (z. B. Wälzfräsen und Formen). Ein bestimmtes Automobil-ABS-System verwendet PIM-geformte Schrägverzahnungen, die eine Dichte von 98 % des theoretischen Wertes, eine Biegefestigkeit von mehr als 500 MPa und eine Chargenkonsistenz von Charge zu Charge erreichen, die besser ist als beim Gießen.
3. Leichtbauanwendungen von Verbundwerkstoffen
PIM ermöglicht flexible Anpassungen der Materialformulierung. Beispielsweise können durch das Einspritzen einer Mischung aus Kupferpulver und Graphit selbst-selbstschmierende Zahnräder für Anwendungen mit hoher-Geschwindigkeit und geringem-Geräusch hergestellt werden. Alternativ können durch die Zugabe von kohlenstofffaserverstärktem Aluminiumlegierungspulver leichte Drohnengetriebe hergestellt werden, wodurch das Gewicht im Vergleich zu Stahlgetrieben um über 40 % reduziert wird.
4. Wirtschaftliche Vorteile der Massenproduktion
PIM eignet sich für die Produktion in großem Maßstab (ein einziger Formensatz kann über 100.000 Teile produzieren). Beispielsweise reduziert PIM bei einer Smartwatch-Ausrüstung die Kosten pro Stück im Vergleich zur Präzisionsbearbeitung um 30 % und sorgt für eine stabile Ausbeute von über 95 %.
Abschluss
Die Pulverspritzgusstechnologie bietet hoch{0}}präzise und leistungsstarke-Lösungen für komplexe Zahnräder durch die koordinierte Optimierung von Materialien, Prozessen und Design. Mit Fortschritten bei Bindemittel-Entbinderungs- und Sinterprozessen werden die Getriebeanwendungen von PIM in High-End-Sektoren wie Luft- und Raumfahrt und neue Energien weiter zunehmen.