金属粉末射出成形（MIM）のための設計

金属粉末射出成形（MIM）は、現在の製造における多くの課題に対応する技術です。OptiMIMは射出成形プロセスを活用してネットシェイプ部品を製造しており、卓越した密度、強度、耐食性が求められる高性能用途に最適です。これらの部品は、機械的特性および物理的特性において一貫して業界標準を上回ります。金属粉末射出成形のための設計では、プロジェクトの成功を確実にするため、複数の要素を慎重に検討する必要があります。受賞歴のある当社部品に組み込まれている特有の設計変数について、続きをご覧ください。

金属粉末射出成形の設計 - 成形変数

金属粉末射出成形のための設計では、さまざまな要素を慎重に検討する必要があります。金型には、2プレート設計または3プレート設計を採用できます。部品を設計する際は、ゲートやゲート位置など、細部形状および機能形状の配置を決定することが重要です。部品形状によっては、単一ゲートまたは複数ゲートが必要になる場合があります。

パーティングライン

パーティングラインおよびパーティングライン痕についても検討することが重要です。すべての部品には、成形プロセスに起因するパーティングラインがあります。ただし、用途を考慮し、パーティングラインの位置が部品の形状、適合性、機能にどのような影響を及ぼすかを理解することが重要です。理想的には、パーティングラインは機能面に配置すべきではありません。

突き出しピン痕

もう一つの重要な検討事項は、突き出しピン痕です。すべての部品は金型から取り出す必要があるため、部品の機能との関係で突き出し位置を慎重に評価する必要があります。状況によっては、スリーブによる突き出しを使用することで、突き出しピン痕を最小化または除去できます。

壁部形状と肉厚

検討すべき追加要素には、特に肉厚が0.020 inches以下の薄肉形状が含まれます。薄肉形状を金型内に射出する際、突き出し工程が適切に行われない場合は破損のリスクがあります。当社のエンジニアはこれらの要素を慎重に評価し、新規プロジェクトの開発前にお客様と協力します。

成形変数の完全な一覧については、OptiMIMのMIM設計ウェビナーをダウンロードしてください。

金属粉末射出成形における設計上の考慮事項

成形変数を確認した後は、金属粉末射出成形における設計上の考慮事項を検討します。MIMプロセスは複雑であるため、各段階で対応すべき設計要素が数多くあります。

ドラッグ効果

ドラッグ効果とは、MIMプロセスに固有の現象で、部品を焼結炉内のセッターに配置すると収縮することです。MIM 101ウェビナーで説明したとおり、MIM部品は平均して約20%収縮することにご留意ください。具体的な収縮率は材料グレードによって異なり、当社のエンジニアリングチームは収縮を考慮して部品を設計します。

たわみ効果

焼結プロセス中に生じる二つ目の現象は、たわみ効果です。焼結中、部品は比較的軟らかくなり、重力の影響により、片持ち形状または支持のない形状は垂れ下がったり、たわんだりする傾向があります。たわみ効果を考慮した設計では、重力の影響を相殺する設計を行います。支持のない形状を維持するために、個別ブロックとすることもできる特殊な支持材やセラミックを追加したり、セラミックを特注加工したりできます。

追加費用を発生させずにこの目標を達成できるよう、お客様と協力して設計を変更することも可能です。部品にガセットなどの形状を追加します。これも、用途における形状、適合性、機能に影響しない限り理想的な方法です。

抜き勾配

金属粉末射出成形の設計特性は、プラスチック射出成形と非常によく似ています。ただし、主な例外として抜き勾配の要件があります。金属粉末射出成形では、ほとんどの場合、抜き勾配はまったく必要ありません。必要となることはまれです。

抜き勾配が必要となる可能性があるのは、薄肉断面や長いコアピンなど、アスペクト比の高い形状があり、金型を引き抜く必要がある場合のみです。追加の逃げとして0.5度の抜き勾配を設ける場合がありますが、ほとんどの場合、抜き勾配は必要ありません。その理由は、フィードストックにパラフィンワックスが含まれており、このワックスが離型剤として機能するため、金型内にほぼまっすぐな穴を設けることができるからです。成形段階で生じる収縮はごくわずかです。そのため、抜き勾配を必要としません。

肉厚

金属粉末射出成形には、プラスチック射出成形と非常によく似たもう一つの要素として、均一な肉厚があります。理想的なMIM部品は全体で同程度の肉厚を持ち、収縮のばらつきを管理できます。

アンダーカット

OptiMIMでは、アンダーカットを成形プロセスに直接組み込める金型機能であるコラプシブルコアを用いて部品を設計し、二次加工の必要性とコストを削減します。アンダーカットは、他の製造方法では実現が難しい、または困難な場合が多い一方、金属粉末射出成形では実現可能です。アンダーカットを考慮した設計を行う前に、当社のエンジニアリングチームにご相談いただくことを強く推奨します。

金属粉末射出成形プロセスにおける金型および設計変数について詳しくは、無料ウェビナーをダウンロードしてください。上記のトピックをより詳しくご説明するとともに、以下の内容も取り上げます。

• ローレット加工
• カスタムフィードストック
• ゲート設計
• 二次加工
• 機能または組立上の課題の解決
• その他

OptiMIMは、医療、防衛から自動車、民生用電子機器まで、世界で最も厳しい要求を持つ多くのメーカーと協力しています。生産量を問わず、より優れた製品をより一貫して生み出すために必要な品質と性能を当社が提供することを、お客様はご存じです。初期設計段階から量産まで、経験豊富な当社のエンジニアチームが貴社の事業推進を支援します。ぜひお問い合わせください。