MIM 적층 제조 는 작고 복잡한 금속 부품을 대량으로 생산하는 산업 공정을 말합니다. 복합 금속 분말 공급 원료를 사출 성형 장비를 사용하여 녹색 상태의 모양으로 성형하고 디바운드한 다음 소결하여 최대 밀도를 달성합니다.
MIM은 폴리머 사출 성형 및 그린 성형의 기하학적 유연성과 금속 합금의 성능 기능을 활용합니다. 적층 제조 공정의 옵션이 확장됨에 따라 이 가이드에서는 MIM 구성, 특성, 응용 분야, 사양, 공정 흐름, 공급업체, 장단점 및 FAQ를 다룹니다.
MIM 합금의 구성
많은 컴포지션이 MIM 공급 원료로 제공됩니다:
| 재질 | 일반적인 합금 | 개요 |
|---|---|---|
| 스테인리스 스틸 | 316L, 17-4PH, 420 | 내식성, 고경도, 의료용으로 적합 |
| 공구강 | H13, P20 | 성형 툴링용 고강도, 내열성 |
| 알루미늄 합금 | 2024, 6061, 7075 | 가볍고 높은 중량 대비 강도 비율 |
| 티타늄 합금 | Ti-6Al-4V | 항공 우주 용도에 적합한 내식성과 고강도를 갖춘 가벼운 무게 |
| 니켈 합금 | 인코넬 625 및 718 | 터보 기계에 적합한 내열성/내식성 |
| 텅스텐 | WHA, WC | 애플리케이션 밸런싱에 적합한 매우 높은 밀도 |
필요에 따라 표준 및 맞춤형 포뮬레이션을 모두 사용할 수 있습니다.
속성 MIM 적층 제조
성능 요구 사항에 맞춘 구성 외에도 주요 결과 속성에는 다음이 포함됩니다:
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 밀도 | 순수 금속 밀도에 가까운 범위에서 95% 이상의 이론적 밀도까지 다양합니다. |
| 인장 강도 | 보강 전략에 따라 250MPa ~ 1300MPa 이상 |
| 경도 | 합금 선택에 따라 최대 70 HRC 달성 |
| 내식성 | 선택한 구성에 따라 다양한 저항 레벨 가능 |
| 표면 거칠기 | 도금/연마 후 <6μm Ra에서 <0.2μm Ra까지 성형됨 |
| 복잡한 기하학적 구조 | 다른 공정으로는 구현할 수 없는 복잡한 형상을 몰딩으로 구현할 수 있습니다. |
| 기능 해상도 | 작은 슬롯, 구멍, 최대 100μm의 나사산까지 구현 가능 |
| 벽 두께 | 지오메트리를 기반으로 성형된 최저 ~0.25mm 벽면 |
| 허용 오차 | 금속 AM보다 더 엄격한 공차, 일반적인 치수 ±0.3% |
이러한 기능 덕분에 MIM은 최종 사용 정밀 부품에 적합합니다.
MIM 적층 제조의 응용 분야
MIM의 기하학적 유연성과 맞춤형 구성은 다양한 산업에 적합합니다:
| 산업 | 컴포넌트 예제 |
|---|---|
| 자동차 | 기어, 로커 암, 터보차저 부품 |
| 항공우주 | 터빈 블레이드, 임펠러, 노즐 가이드 베인 |
| 총기류 | 트리거, 안전장치, 슬라이드, 이젝터, 머즐 |
| 의료/치과 | 메스 손잡이, 겸자, 두개골 플레이트, 크라운 |
| 석유 및 가스 | 바디, 스템, 액추에이터를 포함한 밸브 부품 |
| 마이크로 일렉트로닉스 | 실드, 커넥터, 핀, 스페이서, 액추에이터 |
또한 MIM은 대량 생산 성형/성형 작업이 가능한 툴링 인서트를 제작하는 데 도움이 됩니다.
MIM 공급 원료 사양
원재료 속성은 허용 오차 및 기능에 대한 세심한 제어가 필요합니다:
| 매개변수 | 일반 사양 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 분말 입자 크기 | 3 - 20 μm | 레이저 회절 |
| 파우더 로딩 | >55 vol% | 열 중량 분석 |
| 분말 겉보기 밀도 | 2.5 - 4g/cm3 | 홀 유량계 |
| 탭 밀도 | >4g/cm3 | 탭핑 볼륨계 |
| 점도 곡선 | 전단 속도에 따라 다름 | 모세관 유변학 |
| 펠릿 크기 분포 | 모양에 민감한 2 - 4g | 체질 |
이러한 사양은 그린 바디와 소결 강도를 보장하면서 금형 흐름을 촉진합니다.
MIM 제조 프로세스 개요
- 원하는 파우더 + 바인더 시스템으로 복합 공급 원료 개발
- 정밀한 체적 샷 제어를 위한 펠릿화 공급 원료
- 공차가 엄격하고 표면 마감이 우수한 사출 금형 부품
- 폴리머 성분을 화학적으로 결합 및 제거
- 이론 밀도 92% 이상에서 소결 펠릿 소결
- 지오메트리가 허용하는 경우 필요에 따라 기계 기능
- 필요한 경우 추가 도금, 열처리, 코팅 등을 적용합니다.
- 프로덕션을 위한 품질 보증 테스트 및 검증
이는 대용량에서도 안정적으로 작동하도록 계속 최적화되고 있습니다.
MIM 장비 및 공급 원료 공급업체
| 회사 | 재료 | 기능 |
|---|---|---|
| BASF | 광범위한 MIM 합금 | 완벽한 품질의 공급 원료 |
| 샌드빅 오스프리 | 316L, 17-4PH 등 | 분무화 전문 지식을 MIM으로 이전 |
| MPP | 공구강, 스테인리스강, 맞춤형 | 선도적인 MIM 장비도 |
| CN 이노베이션 | 맞춤형 합금 | 새로운 작곡 전문가 |
| 파마테크 주식회사 | Ti 합금, 공구강, Fe 합금, 외래종 | 장비 및 공급 원료 |
공급업체는 성형기 및 용광로와 같은 보완 장비를 제공하여 턴키 생산을 가능하게 합니다.
MIM AM을 고려할 때의 트레이드 오프
장점:
- 매우 복잡한 지오메트리 및 어셈블리 통합
- 균일한 미세 입자로 인한 우수한 기계적 특성
- 성형 시 뛰어난 표면 마감 해상도
- 인증 후 검증된 대량 생산 확장성
- 금속 인쇄 대비 낮은 원자재 낭비
- 기존 사출 성형 노하우 활용
단점:
- 원료 배합 및 툴링에 드는 높은 초기 비용
- 새로운 부품 및 애플리케이션에 대한 집중 자격 취득
- 몇 파운드 미만으로 제한된 크기 범위
- 분말로 제공되는 합금으로 제한됩니다.
- 단조보다 일반적으로 낮은 최종 강도
- 10,000개 이상의 볼륨까지는 다른 프로세스보다 부품당 비용이 높습니다.
MIM은 이미 확립된 실적을 바탕으로 작고 복잡한 금속 부품의 최적 지점에 도달했습니다.
자주 묻는 질문
MIM이 실제로 성형할 수 있는 기능의 크기는 어느 정도인가요?
일반적인 하한 범위는 구멍 직경과 금형 벽 두께가 약 0.3mm(~12투)인 경우 약 100-150미크론이며, 특정 형상에서는 더 얇아집니다.
MIM 부품의 크기 범위 제한은 어떻게 결정되나요?
일반적으로 약 5인치 이상의 얇은 벽 형상을 처짐이나 왜곡 없이 처리하는 데 어려움이 있습니다. 최대 두께는 일반적으로 0.5인치 미만이며 무게는 최대 5파운드 범위입니다.
MIM은 기능적으로 등급이 매겨진(FGM) 합성물을 허용하나요?
예, 이제 첨단 성형 공정은 제조 과정에서 단일 성형 부품 내에서 맞춤형 다공성 또는 공간적으로 등급이 지정된 다중 분말 공급 원료를 지원합니다.
MIM 공급 원료로 상업적으로 이용 가능한 합금은 몇 가지입니까?
300계 스테인리스강이 전체 시장의 50% 이상을 차지하며 공구강, 티타늄 합금, 니켈 초합금이 그 뒤를 이어 60개 이상의 기본 조성이 존재합니다.
일반적으로 MIM 이후에는 어떤 마무리 프로세스가 진행되나요?
일반적인 2차 작업에는 배럴 마감/진동 디버링, 표면 연삭, 샷 피닝, 레이저 마킹, 패시베이션, 도금, 열처리, 접합 및 검사가 포함됩니다.
