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什么情况下合采用MIM工艺

MIM工艺的制程技术、材料和设备在国内已经越来越成熟，应用范围也非常广。

零件形状复杂、尺寸较小以及产量大，这些都是MIM工艺的优势。

这些强项，使其在电子数码产品、手表、手工工具、牙齿矫正支架、汽车发动机零件、电子密封件、切削工具及运动器械中得到了大量的应用。

那么，如何判定一个产品是否应该选择MIM工艺，也就是选择MIM工艺的准则是什么呢？

目前主要有下列主要事项，选择MIM工艺前需要考虑清楚。

1.

质量、切削量：对于在切削加工和磨削加工中材料损耗非常、加工非常耗时的零件，MIM在降低生产成本上极有优势；

2.

总需求量：模具费和研发费用对于低需求量的产品，分摊下来后是很难以承受的。因此，当产品的年需求量达到或超过2万件时，可以考虑选择MIM工艺。

3.

材料：MIM工艺是一种近净成形技术，对于由钛、不锈钢及镍合金之类难易切削的材料设计的零件，MIM***有吸引力。

4.

产品复杂性：MIM工艺***适合制造几何形状复杂的、在切削加工中需要变换很多次加工工位的多轴零件、多基准零件。

5.

使用性能：基于MIM产品的高密度，如果使用性能有需求，则MIM的高密度形成的性能有竞争力。

6.

表面粗糙度：表面粗糙度反映了粉末颗粒的大小。

7.

公差（精度要求）：MIM烧结件的公差大概为±0.3%，如果产品要求的公差很严格，MIM烧结件就需要二次加工，如CNC，数控车等，MIM的成本也趋向于增加，需要评估比较。

8.

组合：为了节省库存与组装费用，可见多个零件固结为一个零件。

9.

缺陷：必须使MIM固有的缺陷处于非关键位置，或制造成型后可以除去，例如浇口印迹，顶针印迹或结合线。

10.

新型组合材料：MIM可制造出传统工艺难以制造的新型组合材料，例如叠片的或两种材料结构的或耐磨耗用的混合的金属-陶瓷材料。

MIM常用材料的种类很多，但有几种是主要的。若材料难以切削加工，诸如工具钢、钛、镍合金或不锈钢，对于MIM***终成型来说，是***有利的，MIM工艺可以一次性成型复杂的几何形状特征。

在不同的生产地点之间，用MIM可达到的性能是不同的。我们在设计之前，需要的许多性能参数都汇总与技术手册中。

现在，我们看到了很多为MIM设计的新的材料，其中有叠片结构的（硬磁-软磁，磁性的-非磁性的，传导性的-绝缘的）、泡沫金属及孔新建，这些可选择的项目，都将MIM推进到了几乎没有工艺可替代的领域。

荷兰公司用金属3D打印制造超级摩托车电机冷却

荷兰超级摩托车制造商Electric Superbike Twente与金属3D打印公司K3D合作，为其电动自行车的电机生产新的冷却外壳。这是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金属组件，在此前的产品开发中，他们意识到使用传统技术生产的电机冷却外壳并不适合高性能摩托车，因此双方在设计第二辆电动摩托车后不久就开始合作。其缺陷是防污染性高,加工设备一次性***大,庞杂件要工装、辅佐电极,大批生产还须要降温设备。

传统制造的局限性

超级摩托车团队的技术经理Feitse Krekt 评论说：“首辆超级摩托车的冷却外壳由多个部件组成，这些部件使用传统的生产方法，如车削和铣削，很难生产。对于这些生产方法，需要大量的材料，因此***终产品变得非常沉重。而且另外一个问题是，由于车削过程，壁厚需要高于常规，我们无法尽可能***地冷却电动机。粘结剂的主要作用是充当粘结金属粉末颗粒流动的载体以及成型后保持工件形状。所以，电机的功率低于预期，有时需要放慢速度以使电动机不会过热。”

因此，超级摩托车决定联系K3D，K3D是荷兰一家从Additive Industries购买了MetalFab1 金属3D打印机的公司，自2016年以来已生产超过35,000种产品。

△用于生产冷却外壳的MetalFab1 3D金属打印机

K3D的首席技术官Jaap Bulsink解释说，使用K3D生产的部件使他们能够享受传统制造技术无法提供的设计自由，“由于采用薄壁设计，内部通***有***佳的冷却性能，只有金属3D打印才能实现***设计自由度。重要的是，该部件的设计重量***轻。该部件打印非常准确，无需任何后处理即可直接使用。综上，单从技术领域来看前景一片光明，还有很大的应用空间有待开发，从行业竞争角度，需要稳定的行业技术人才，配套的优质资源，以及***的企业管理人才，不断技术创新，优化管理制度，才能立足于行业大潮中……。”

这不是3D打印初次用于制造电动摩托车。总部位于德国的BigRep已经制造出功能齐全的3D打印电动摩托车，但该自行车仅用于设计目的，目前还不是一种可行的商业产品。另外，宝马今年早些时候推出了3D打印概念车架，用于BMW S1000RR运动自行车。与机加工工艺相比，粉末冶金齿轮的经济批量一般取决于零件的大小、结构复杂程度、产品要求精度以及其它性能要求。

电动超级摩托车目前正在组装，之后将于2019年5月24日在荷兰恩斯赫德进行测试并***终***。

***毛坯的加工装配技术

脱脂前的***坯虽然强度远远低于烧结后的金属零件的强度，但仍具有一定的强度可以进行加工修整。

加减材料的加工工艺均可实施，用来改变毛坯的尺寸和形状。可以对脱脂前的***坯进行浇口切除、分型线处理、钻孔、倒角等去除材料的加工。

由于毛坯较软，对刀具的磨损大大降低。毛坯强度较弱，容易损坏，需要较高的切削速度和低的进给量来满足***终的尺寸加工精度。

传统的装配工艺是将烧结后的零件连接起来，将脱脂前的***毛坯零件组合成一体也是可行的。该组装工艺目前有三种方法：一是将***初的成型坯作为嵌件进行第二次***成型；二是多组分材料进行复合成型；三是在脱脂前将单个的***坯组装成一体。

如果各个毛坯零件是由完全相同的***材料***成型，匹配的脱脂烧结收缩性能可以保证其很好地结合；若各个毛坯是由不同的***料***成型，必须采取措施防止开裂变形。

采用此项技术可以简化模具结构，降低模具成本；成型形状更加复杂、传统工艺难以加工的零件；成型具有不同性能、功能要求的复合材料零件或节省贵重原材料。