Das Sintern ist der entscheidende letzte Schritt im Metallpulverspritzguss-(MIM)-Prozess, bei dem „Braunteile", die bereits entbindert wurden, in feste, fertige Komponenten umgewandelt werden. Diese Teile werden sorgfältig auf speziellen Keramikträgern platziert, die so ausgelegt sind, dass sie Verschiebungen während der hohen Temperaturen des Sinterprozesses minimieren. Anschließend werden die Träger in einen Hochtemperaturofen geladen, in dem die Teile schrittweise erhitzt werden. Durch diese kontrollierte Erwärmung kann verbliebenes Bindemittel verdampfen, wodurch ein reines und dichtes Endprodukt gewährleistet wird.
Mit steigender Ofentemperatur wird ein Punkt erreicht, an dem die einzelnen Metallpartikel im Bauteil beginnen, miteinander zu verschmelzen. Dieser durch atomare Diffusion angetriebene Verschmelzungsprozess verfestigt die Komponente und verleiht ihr ihre endgültige Festigkeit und Form. Während des Sinterns schwindet das Bauteil typischerweise um etwa 20%, ein entscheidender Faktor, den Ingenieure bereits in der frühen Konstruktionsphase berücksichtigen müssen. Nach Abschluss des Sinterprozesses kühlt der Ofen ab, und die Teile werden sorgfältig entnommen. In diesem Stadium gelten sie als fertig, obwohl einige Teile zusätzliche Bearbeitungsschritte wie Zerspanung oder Oberflächenbeschichtung durchlaufen können, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
Ofentypen
Für die MIM-Produktion stehen zwei Ofentypen zur Verfügung: Durchlauföfen und Chargenöfen. Durchlauföfen können Entbindern und Sintern in einem einzigen Schritt durchführen. Die Temperaturen erreichen nahezu die Schmelztemperatur des Grundmetalls, und diese Öfen sind nur für die Großserienfertigung geeignet. Chargenöfen erreichen ebenfalls Temperaturen nahe der Schmelztemperatur des Grundmetalls, haben jedoch eine wesentlich kürzere Prozesszeit als Durchlauföfen. Diese Öfen arbeiten unter Vakuum, und während des Prozesses wird ein Prozessgas durch den Ofen geleitet – dabei kann es sich um Stickstoff, Argon oder Wasserstoff handeln. Zu den unterstützenden Anlagen für diesen Ofen gehören ein Wasserstoffgenerator, ein Stickstoffgenerator und ein Notstromgenerator zur Kühlung des Behälters bei Stromausfall.
Probleme beim Sintern
Beim Sintern können Probleme auftreten, weshalb die Konstruktionsphase entscheidend ist, um Probleme am fertigen Bauteil zu vermeiden. Dazu gehört beispielsweise die unzureichende Berücksichtigung von Schwerkraft oder Reibung. Das resultierende Bauteil kann sich verziehen. Zur Minimierung dieser Probleme nutzen unsere Ingenieure verschiedene Optionen. Dazu gehören Abstandshalter, das Hinzufügen einer Stützrippe zum Bauteil und Prägen. Außerdem kann es bei einem Bauteil zu Durchhängen kommen. Dieses Problem lässt sich durch spezielle Setter lösen, die die Teile, die am ehesten durchhängen, aufrecht abstützen. Teile können auch in speziellen Keramikträgern positioniert werden oder einen Anguss enthalten.
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