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3D打印技术和MIM技术分析对比

金属粉末冶金注射成形（l injection Molding ,简称“MIM”）是传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成形技术相结合而形成的一门新型近净型成形技术。MIM技术在制备几何形状复杂、组织结构均匀、性能优异的近净形零部件方面具有独特的优势。MIM技术在加工体积很小、形状复杂而对材料要求很高的各中异型部件方面有优势，也适合于制作高精度微创医用器械关键部件。也可以制作不同材料的精密结构件，如陶瓷、铝合金、不锈钢、钛及镍钛合金等。金属热处理有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称“四把火”。

3D打印适合运用于航天，等个性化定制小批量制造需求，但如果把3D打印技术和金属粉末注射成型工艺结合起来，会有更好的经济效益。

金属注射成形（MIM）在电子行业中的应用

电子仪器产业是MIM零件的主要应用领域，在亚洲约占MIM零件销售额的50%。电子器件的微型化需要生产成本较低的，性能较好的，更小的零件，这正是MIM零件的优势所在。[1]

MIM在中国的发展受益于电子行业（如手机产业等）的带动，从2009年开始整个行业扶摇直上；粘结剂是MIM技术的核心，MIM与常规粉末冶金方法相比的一个重要差异即粘结剂含量高。尤其到2011年中后，更因为受苹果与三星电子两家的商品竞争，在手机装置中大量采用MIM零件，是过去从未见到的热潮。以下举例说明电子行业中的MIM产品。

智能手机

90年代，最广为熟知的MIM应用是BP机震动马达的钨合金振子。2000年以后，不锈钢系列开始广泛应用，如光纤接头，消费电子类的hinge系列，手机按键，sim卡托槽等。近期MIM行业出现投资热潮是由于MIM零件在手机行业广泛应用，以及3C行业的组装工厂也在中国，投资门槛的降低，这都吸引了大量的资金流入。氢气在一定的温度条件下具有很强的渗透性，是一种化学活性较强的可燃性无毒气体，常在钨、硬质合金、不锈钢等难熔粉末冶金制品的烧结中作为保护气氛。

根据市场情况，2015年仅国产手机零件（卡托、按键、镜头圈、LED圈、转轴）达到16.5亿，而且MIM产品的市场需求还会进一步的扩大。

光导纤维零件

图5是由17-4PH不锈钢制造的薄壁（壁厚小于1mm）、形状复杂的光导纤维收发报机外罩，是用于网络和电讯设备中的超高速收发报机并联光学模件。这些薄壁的MIM外罩由4个薄支柱支承2条并联的带[1]。

其他典型电子行业MIM产品

在电子行业中诸如磁盘驱动器部件、电缆连接器、电子封装件、手机振子、计算机打印头等也常用MIM产品。

荷兰公司用金属3D打印制造超级摩托车电机冷却

荷兰超级摩托车制造商Electric Superbike Twente与金属3D打印公司K3D合作，为其电动自行车的电机生产新的冷却外壳。这是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金属组件，在此前的产品开发中，他们意识到使用传统技术生产的电机冷却外壳并不适合高性能摩托车，因此双方在设计第二辆电动摩托车后不久就开始合作。二、钝化处理所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形成一层坚实致密的﹐稳定性高的薄膜的表面处理方法。

传统制造的局限性

超级摩托车团队的技术经理Feitse Krekt 评论说：“首辆超级摩托车的冷却外壳由多个部件组成，这些部件使用传统的生产方法，如车削和铣削，很难生产。对于这些生产方法，需要大量的材料，因此最终产品变得非常沉重。而且另外一个问题是，由于车削过程，壁厚需要高于常规，我们无法尽可能高效地冷却电动机。所以，电机的功率低于预期，有时需要放慢速度以使电动机不会过热。今天我们就粉末冶金齿轮的缺点，简单的介绍一下：粉末冶金齿轮（1）、粉末冶金齿轮价格与采购批量有关。”

因此，超级摩托车决定联系K3D，K3D是荷兰一家从Additive Industries购买了MetalFab1 金属3D打印机的公司，自2016年以来已生产超过35,000种产品。

△用于生产冷却外壳的MetalFab1 3D金属打印机

K3D的首席技术官Jaap Bulsink解释说，使用K3D生产的部件使他们能够享受传统制造技术无法提供的设计自由，“由于采用薄壁设计，内部通道具有zui佳的冷却性能，只有金属3D打印才能实现极佳设计自由度。重要的是，该部件的设计重量最轻。该部件打印非常准确，无需任何后处理即可直接使用。现在，我们看到了很多为MIM设计的新的材料，其中有叠片结构的（硬磁-软磁，磁性的-非磁性的，传导性的-绝缘的）、泡沫金属及孔新建，这些可选择的项目，都将MIM推进到了几乎没有工艺可替代的领域。”

这不是3D打印初次用于制造电动摩托车。总部位于德国的BigRep已经制造出功能齐全的3D打印电动摩托车，但该自行车仅用于设计目的，目前还不是一种可行的商业产品。另外，宝马今年早些时候推出了3D打印概念车架，用于BMW S1000RR运动自行车。在此背景下，下一代催化脱脂新技术-气态草酸脱催化脂技术，开始出现在本次粉末冶金展，并且是由我国业者独创的新技术。

电动超级摩托车目前正在组装，之后将于2019年5月24日在荷兰恩斯赫德进行测试并最终曝光。

金属粉末增塑挤压成型与注射成形工艺比较

粉末冶金技术发展到今天已经有了不少的分支和不同的工艺，在这其中zui具有代表性的两种工艺非增塑挤压成型和注射成形莫属了，虽然同属于粉末冶金，但是它们又有很多不同，今天就让小编带大家一起来了解一下吧。

先来看看金属粉末增塑挤压成形工艺，这是一种在金属粉末包套挤压等工艺的基础上发展而来的，可以在较低的温度下对具有优良流动性的铜、钨、硬质合金、高熔点金属间化合物以及陶瓷材料进行挤压成形的新工艺。目前该工艺已经有了专用的连续挤压设备。该工艺过程使用的物料是添加了一定量增速剂的具有优良流动性的金属粉末。利用该工艺生产的坯件，在经过干燥、烧结之后就可以成为最终成品了。在小批量生产的情况下，粉末冶金齿轮的生产成本可能比传统制造方法的成本高。

再来看一下另外一种新型的金属零部件成形工艺—金属注射成形。它是将传统的粉末冶金和现代塑料注塑技术相结合并依托于粘结剂配方研发和喂料生产技术的一种近净成形工艺。它是一种发展历史久远但发展速度缓慢的成形工艺，该工艺的基本流程就是将金属粉末和粘结剂的混合物在一定的温度和压力条件xia注入特定的模腔中得到接近最终产品尺寸和形状的坯件，再对坯件进行脱粘、烧结得到具备一定机械性能的最终成品的过程。不过，可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。

通过以上的描述可以看出，粉末增塑挤压成形与注射成形有很多相同的优点，所以近几年这两种工艺都得到了迅猛发展，两者共同的优点总结一下有四点：近净成形，都可以一次成形最接近制品最终形状的坯件;利用传统的铸造、机加工等防范难以生产的形状的金属制品，尤其是小型复杂零件和细长零件的成形中占有很大优势;可适用的材料范围都相当广泛，一些用常规办法不好制备成品的材料都可以采用此两种方法;该两种方法可以作为新材料及其产品的新的研发方法。粘结剂的选择十分关键，若粘结剂选择不当可能产生以下缺陷：粘结剂是怎么分类的。

两者一个显著共同点是都要使用粘结剂。从粘结剂的选用及配方上来看，两者采用的粘结剂都可以归为三大体系，蜡基、jia基纤维素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的质量比范围。从工艺上来看，都要在坯件成形以后进行粘结剂的彻底脱除。

但是两者也有很明显的不同，在原料上，增塑挤压成形使用的金属粉末粒度变化区间比较大，从几微米到几百微米都可以使用;而金属注射成形对金属粉末的要求比较高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之间，对粉末制备方法和粉末形状有着更高的要求，因此成形后的制品更致密，烧结时收缩率小，尺寸精度更高。其缺陷是防污染性高,加工设备一次性投资大,庞杂件要工装、辅佐电极,大批生产还须要降温设备。

如果要说两者的差异的话，成形设备和物料受力的的不同是其另外一个显著的区别，增塑挤压成形采用的是专用螺杆挤压成形机，物料处于两向压缩和一向挤出拉伸的变形，其中的挤压力一般不会超过300Mpa;而注射成形采用的注射成形机，在成形过程中物料受到的是三向压应力，其变形是三向力的压缩变形。但是从行业发展的总体情况来看，我国现阶段的MIM前景喜人，但在某些方面与国外还存在一定差距。

通过两者共同点和不同点的比较，我们认识到，两者都是当今粉末冶金技术新的发展方向，都可以在成形难加工材料的小尺寸复杂形状制品方面发挥优势，如果在精密度要求不是特别高的情况下可以采用增塑挤压成形工艺以降低生产成本，而精密度要求高的制品的成形则只能通过对粉末粒度要求严格的金属粉末注射成形来实现。其中，热塑性粘结剂应用最广泛，分为石蜡基粘结剂、油基粘结剂、聚合物基粘结剂等。