Chirurgischer Klemmkopf MIM
MIM ist ein Near-Net-Umformverfahren, das im 20. Jahrhundert schnell entwickelt wurde. Der allgemeine Prozess ist: Pulver plus Binder → Mischen → Spritzformen → Entfetten → Sintern.
Erstens ist die Verwendung von mit Pulver gemischtem Polymer, das unter bestimmten Bedingungen mit ausreichender Flüssigkeit gemischt werden könnte, um die Anforderungen an Einspritzung, Mischen und Zuführen zu erfüllen. Zweitens müssen die Prozessparameter wie Einspritzung die geeignete Einspritztemperatur, der Einspritzdruck und die Einspritzgeschwindigkeit gewählt werden Gießen und dann nach dem Einspritzen von Knüppelbindemittel zum Sintern die pulvermetallurgische Bindungsbildung abgenommen. Schließlich erfüllen die Produkte die Anforderungen.
Die Eigenschaften der MIM-Technologie
MIM ist eine neue Near-Net-Umformtechnologie von Teilen und Komponenten, die Kunststoffumformtechnologie, Polymerchemie, Pulvermetallurgietechnologie und Metallwerkstoffkunde usw. kombiniert. Sie hat die folgenden Eigenschaften:
① Die durch die MIM-Technologie geformten Teile benötigen keine oder nur eine geringe Nachbearbeitung, und die Materialausnutzungsrate ist hoch. Es gehört zur Near-Net-Forming-Technologie, mit der Hochleistungsteile mit komplexen Formen hergestellt werden können.
② Der Zuführungsprozess und das Sintern von Produkten können per Computer simuliert werden, und der Prozess kann in der frühen Phase optimiert werden [1-2], um das beste Designschema zu erhalten.
③ Während des Einspritzvorgangs ist der Druck an jedem Punkt innerhalb des Hohlraums gleich, und die Dichte ist unter der Voraussetzung einer gleichmäßigen Vermischung der Zufuhrmaterialien ebenfalls gleich. Es wird keinen Dichtegradienten geben, was eine großtechnische Produktion leicht zu erreichen ist.
Durch MIM-Technologie hergestellte medizinische Produkte
Von medizinischen Produkten werden allgemein eine gute Bedienbarkeit, eine ausreichend lange Lebensdauer und eine flexible Gestaltung in der Struktur- und Formgestaltung gefordert
Die MIM-Technologie wurde erstmals in den frühen 1980er Jahren in medizinischen Produkten eingesetzt und hat sich zum am schnellsten wachsenden Bereich des MIM-Marktes entwickelt.
Der Anteil der MIM-Technologie in verschiedenen Branchen in Nordamerika im Jahr 2015 [4]. Es ist ersichtlich, dass Medizin und Zahnmedizin zu den Hauptanwendungsgebieten von MIM in Nordamerika geworden sind.
Derzeit verwenden die meisten MIM-Produkte für medizinische Zwecke Edelstahlmaterialien, die Hauptmarken sind 316L und 17-4PH; Es gibt Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen, Gold, Silber, Tantal usw. [5].
Chirurgisches Werkzeug für den Betrieb
Chirurgische Werkzeuge mit hoher Festigkeit, geringer Verschmutzung und Blut, um aggressive Desinfektionsprozessanforderungen zu erreichen, wie die Designflexibilität der MIM-Technologie, können die meisten Anwendungen von chirurgischen Werkzeugen erfüllen, haben aber gleichzeitig die Vorteile der Technologie, um in der Lage zu sein Senkung der Kosten für die Herstellung aller Arten von Metallprodukten, ersetzt nach und nach die traditionelle Produktionstechnologie und ist zu den wichtigsten Herstellungsmethoden geworden.
FloMet Co., LTD. entwickelte mithilfe der MIM-Technologie eine Edelstahlklaue [7] aus 17-4pH-Edelstahl mit einer Dichte von mehr als 7,5 g/cm3, die zum Greifen von Objekten im Menschen verwendet werden kann Körper während der Operation und hat die Funktion einer Pinzette. Sein Design ist ziemlich komplex und erfordert eine hohe Fertigungsgenauigkeit.
Durch die Verwendung der MIM-Technologie zum Formen und anschließenden Sintern können sehr hohe Toleranzniveaus erreicht werden, ohne dass eine umfangreiche Nachbearbeitung erforderlich ist, um eine Beschädigung der linearen Ausrichtung und Geometrie der Klaue zu vermeiden.
Es ist schwierig, diese Art von komplizierter Klaue aus rostfreiem Stahl durch ein Gieß- oder Bearbeitungsverfahren herzustellen, was einen langen Produktionszyklus und hohe Kosten erfordert. Durch den Einsatz der MIM-Technologie können 60 Prozent der Kosten eingespart werden.
Chirurgische Einweginstrumente müssen einen kostengünstigen Massenproduktionsprozess entwickeln. Die Smith Metal Products Company verwendet die MIM-Technologie zur Herstellung einer Schaftbaugruppe [8], die in einer neuen Art von chirurgischen Einweginstrumenten verwendet wird. Die Kosten betragen nur 1/4 bis 1/5 der Schweizer CNC-Werkzeugmaschinen und die Dichte beträgt 7,5 g / cm3. Die Zugfestigkeit beträgt 1190MPa, die Streckgrenze 1090MPa, die Dehnung 6,0 % und die maximale Härte 33 HRC.
Der Herstellungsprozess des Produkts ist: Zunächst werden zwei 178 mm lange Wellenteile durch MIM-Technologie geformt, dann werden die beiden Teile lasergeschweißt, gefolgt von einer anschließenden Bearbeitung und Wärmebehandlung. Kugelstrahlen und Passivieren sind ebenfalls erforderlich, um gute Toleranzanforderungen zu erreichen.
Metallmikrospritzguss
Metal Micro Injectionmolding (μMIM) ist eine Formgebungstechnologie, die vom IFAM-Institut in Deutschland entwickelt wurde. Es ist die organische Anwendung der MIM-Technologie zur Herstellung von Mikrometerteilen.
Im Allgemeinen können mit μMIM zwei Arten von Produkten hergestellt werden:
① Die Größe von Mikron, Licht bis zu einigen Milligramm von Teilen;
② Die Erscheinungsgröße des Teils ähnelt der Größe des herkömmlichen Spritzgussteils, aber die lokale Strukturgröße erreicht mit der Mikrostruktur des Teils die Mikrometerebene.
Der Mikrospritzguss hat sich in den letzten Jahren zu einem Forschungsschwerpunkt im Spritzguss entwickelt. Mit der Entwicklung moderner Maschinen in Richtung Miniaturisierung wird die Anwendung des Mikrospritzgusses immer umfangreicher werden [14].
Derzeit hat das Forschungszentrum Karlsruha die μMIM-Technologie erfolgreich auf die Herstellung kleiner Teile medizinischer Instrumente [15] wie Spektrometer und Titrierplatten usw. angewendet. Die Strukturgröße der Produkte erreicht den Mikrometerbereich und die Mindestwandstärke beträgt 50 μm .
Der Fadenanker [16], der von der deutschen Firma IFAM mit μMIM-Technologie für chirurgische Zwecke hergestellt wird, hat nur die Größe eines Streichholzkopfes.
Co-Spritzgießen von Metall
Metal Co Injection Moulding (Co-MIM) entstand in den 1990er Jahren und ist eine Sandwich-Pulverspritzgusstechnologie.
Bei diesem Verfahren werden zwei Arten von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften gleichzeitig oder in Chargen in eine Form gespritzt, wodurch ein Metallmaterial und ein Material mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften in demselben Teil kombiniert werden können.
Auf diese Weise können Kern-Schale-Strukturen mit funktionalen und komplexen Formen erhalten werden, ohne dass nachfolgende Prozesse wie Beschichtung, Wärmebehandlung und Montage des Produkts erforderlich sind. Schließlich können Materialien mit funktionellem Gradienten in einem Prozess hergestellt werden, was den Prozess stark verkürzt und die Kosten senkt.
Die Co-mim-Technologie bietet eine neue Idee für die Entwicklung und Konstruktion von Funktionsteilen. Li Yimin et al. [17] haben eine neue biologische Implantatstruktur unter Verwendung der Co-MIM-Technologie vorgeschlagen, die weithin auf die dichte kortikale Knochenstruktur und die solide spongiöse Knochenstruktur in der äußeren Pore angewendet wird.
Diese Struktur fördert die Grenzflächenspannungsübertragung zwischen dem implantierten Knochen und der umgebenden Knochenstruktur. Das Porositätsvolumenverhältnis der äußeren porösen Struktur liegt im Bereich von 5 % bis 60 %, und die größte Pore ist 400 μm groß.
3 Ausblick
Laut der jüngsten Marktforschung von BCCresearch zum Metall- und Keramikspritzguss wird der globale Markt für Metall- und Keramikspritzgusskomponenten voraussichtlich von 1,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012 auf fast 2,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2018 wachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 11,4 Prozent entspricht.
Gleichzeitig wird die MIM-Technologie mit dem Rückgang der Autoverkäufe mehr in den Bereichen Medizin, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und anderen Bereichen eingesetzt.
In ihrer neuen Roadmap für die europäische P/M-Industrie stellt die European P/M Association fest, dass der medizinische Markt ein äußerst wichtiger Teil der Spritzgussindustrie ist
Mit der kontinuierlichen Expansion des Marktes wird die Anwendung der MIM-Technologie im medizinischen Bereich immer tiefer gehen, und es werden ständig eine Vielzahl neuer Materialien und neuer Prozesse auf Basis der MIM-Technologie entwickelt.
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