3D打印技術和MIM技術分析對比

金屬粉末冶金注射成形（l injection Molding ,簡稱“MIM”）是傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成形技術相結合而形成的一門新型近凈型成形技術。MIM技術在制備幾何形狀復雜、組織結構均勻、性能優(yōu)異的近凈形零部件方面具有獨特的優(yōu)勢。對于混煉時粉末和粘結劑的加入順序也有比較嚴格的規(guī)定，加料的順序一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。MIM技術在加工體積很小、形狀復雜而對材料要求很高的各中異型部件方面有優(yōu)勢，也適合于制作高精度微創(chuàng)醫(yī)用器械關鍵部件。也可以制作不同材料的精密結構件，如陶瓷、鋁合金、不銹鋼、鈦及鎳鈦合金等。

3D打印適合運用于航天，等個性化定制小批量制造需求，但如果把3D打印技術和金屬粉末注射成型工藝結合起來，會有更好的經(jīng)濟效益。

金屬注射成形（MIM）發(fā)展

金屬注射成形（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產(chǎn)小型、三維復雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。

MIM是由傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成型技術融合發(fā)展而來，其基本工藝過程是：將各種微細金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預設粘結劑（各種熱塑性塑料，蠟及其他材料）均勻混合，制成具有流變特性的喂料，通過注射機注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件經(jīng)過脫除粘結劑和高溫燒結后，即可得到微觀組織均勻、材料高度致密的各種金屬零部件。金屬熱處理有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝，俗稱“四把火”。

MIM的發(fā)展進程

20世紀70年代，美國學者Wiech首先開發(fā)出一種對金屬粉末進行注射成形的粉末冶金工藝。20世紀80年代，美國倫賽爾理工學院開始開展MIM技術理論基礎和應用基礎的研究工作。鐵碳合金的基本組織①奧氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。美國Injectamax公司和德國BASF公司將脫脂時間從數(shù)十小時縮短到幾個小時，而且保形性得到明顯改善，產(chǎn)品的尺寸精度從±0.5%提高到±0.3%。21世紀后，MIM工藝進一步得到改進，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速。形狀復雜、尺寸較小及產(chǎn)量大，這些都是MIM的強項，使其在手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發(fā)動機零件、電子密封、切削工具及運動器材中找到大量應用。

多組分材料復合注射成型技術

單一化學成分材料制成的零件很難滿足現(xiàn)代制造業(yè)對零件功能復合集成化的各種特殊要求，一個零件的不同部位采用不同材料制造，滿足不同功能要求是現(xiàn)代零件制造的一個發(fā)展趨勢。

塑料工業(yè)中廣泛應用的雙色（多色）注射成型技術引入金屬的注射成型領域，使得批量化高效治區(qū)精密復雜金屬或陶瓷復合材料成為可能。

復合注射成型技術的原理是一臺注射機同時裝有兩套或多套料筒，每套料筒中的注射料各部相同。多腔模具定模可以圍繞轉軸旋轉，在每個位置是不同型腔同時注入不同的注射料。表面處理是通過一種材料經(jīng)過加工轉化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀感，金屬表面工藝處理還可以保護材料不受環(huán)境污染破壞，目前我們常見的有烤漆和電鍍兩種。zui初的注射坯留在最里邊，冷卻后開模，但并不馬上脫模。定模旋轉到一定角度后，定模合模，整個型腔相對于di一次注射坯料向外擴張，隨后進行第二次不同注射料的注射成型。每個零件經(jīng)過多次注射而成，最后脫模頂出。

多組分材料復合注射成型技術的引入，可以滿足單體零件功能、性能集成復合化及節(jié)省貴重原材料、降低成本的要求。

復合技術在許多領域有廣泛的應用前景，例如鋼-硬質(zhì)合金或陶瓷切削刀具、沉淀硬化不銹鋼-鐵鋁合金噴油嘴、磁性與非磁性電子元件等已經(jīng)獲得成功應用。

金屬粉末增塑擠壓成型與注射成形工藝比較

粉末冶金技術發(fā)展到今天已經(jīng)有了不少的分支和不同的工藝，在這其中zui具有代表性的兩種工藝非增塑擠壓成型和注射成形莫屬了，雖然同屬于粉末冶金，但是它們又有很多不同，今天就讓小編帶大家一起來了解一下吧。

先來看看金屬粉末增塑擠壓成形工藝，這是一種在金屬粉末包套擠壓等工藝的基礎上發(fā)展而來的，可以在較低的溫度下對具有優(yōu)良流動性的銅、鎢、硬質(zhì)合金、高熔點金屬間化合物以及陶瓷材料進行擠壓成形的新工藝。目前該工藝已經(jīng)有了專用的連續(xù)擠壓設備。目前大部分金屬喂料都有專業(yè)的供應商，有些比較有實力的大型工藝使用商也在喂料生產(chǎn)領域積極探索，試圖降低生產(chǎn)成本的同時生產(chǎn)出適合更多適合自身生產(chǎn)需要的喂料。該工藝過程使用的物料是添加了一定量增速劑的具有優(yōu)良流動性的金屬粉末。利用該工藝生產(chǎn)的坯件，在經(jīng)過干燥、燒結之后就可以成為最終成品了。

再來看一下另外一種新型的金屬零部件成形工藝—金屬注射成形。它是將傳統(tǒng)的粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑技術相結合并依托于粘結劑配方研發(fā)和喂料生產(chǎn)技術的一種近凈成形工藝。良好的滲透性：由于靜電屏蔽效應，工件的深孔、狹縫，管件的內(nèi)壁等部位難以電鍍上鋅，因此工件的上述部位無法采用電鍍的方法進行保護。它是一種發(fā)展歷史久遠但發(fā)展速度緩慢的成形工藝，該工藝的基本流程就是將金屬粉末和粘結劑的混合物在一定的溫度和壓力條件xia注入特定的模腔中得到接近最終產(chǎn)品尺寸和形狀的坯件，再對坯件進行脫粘、燒結得到具備一定機械性能的最終成品的過程。

通過以上的描述可以看出，粉末增塑擠壓成形與注射成形有很多相同的優(yōu)點，所以近幾年這兩種工藝都得到了迅猛發(fā)展，兩者共同的優(yōu)點總結一下有四點：近凈成形，都可以一次成形最接近制品最終形狀的坯件;利用傳統(tǒng)的鑄造、機加工等防范難以生產(chǎn)的形狀的金屬制品，尤其是小型復雜零件和細長零件的成形中占有很大優(yōu)勢;可適用的材料范圍都相當廣泛，一些用常規(guī)辦法不好制備成品的材料都可以采用此兩種方法;該兩種方法可以作為新材料及其產(chǎn)品的新的研發(fā)方法。2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。

兩者一個顯著共同點是都要使用粘結劑。從粘結劑的選用及配方上來看，兩者采用的粘結劑都可以歸為三大體系，蠟基、jia基纖維素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的質(zhì)量比范圍。從工藝上來看，都要在坯件成形以后進行粘結劑的徹底脫除。

但是兩者也有很明顯的不同，在原料上，增塑擠壓成形使用的金屬粉末粒度變化區(qū)間比較大，從幾微米到幾百微米都可以使用;而金屬注射成形對金屬粉末的要求比較高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之間，對粉末制備方法和粉末形狀有著更高的要求，因此成形后的制品更致密，燒結時收縮率小，尺寸精度更高。以及常州精研科技股份有限公司，是國內(nèi)最先上市的MIM企業(yè)代表。

如果要說兩者的差異的話，成形設備和物料受力的的不同是其另外一個顯著的區(qū)別，增塑擠壓成形采用的是專用螺桿擠壓成形機，物料處于兩向壓縮和一向擠出拉伸的變形，其中的擠壓力一般不會超過300Mpa;而注射成形采用的注射成形機，在成形過程中物料受到的是三向壓應力，其變形是三向力的壓縮變形。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

通過兩者共同點和不同點的比較，我們認識到，兩者都是當今粉末冶金技術新的發(fā)展方向，都可以在成形難加工材料的小尺寸復雜形狀制品方面發(fā)揮優(yōu)勢，如果在精密度要求不是特別高的情況下可以采用增塑擠壓成形工藝以降低生產(chǎn)成本，而精密度要求高的制品的成形則只能通過對粉末粒度要求嚴格的金屬粉末注射成形來實現(xiàn)。粘結劑的主要作用是充當粘結金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。