低圧粉末射出成形LPIMとは、その将来性

 低圧粉末射出成形LPIMとは、Low Pressure Powder Injection Mouldingの事である。通常のMIMは、高圧（High Pressure） 射出のHPIMに分類される。そのほとんどはMIMと同じであるが特徴的なMIMとの違いを列挙する。

◆成形圧力は0.1〜1MPa（MIMは50〜200MPa）◆バインダーの構成は、基剤, 界面活性剤、 増粘剤からなり、MIMで使われている結合剤ポリマーがない◆したがって、脱脂はMIMの１次脱ワックスと２次脱バインダー（ポリマー）ではなく、ウイッキング法による１工程脱脂のみである。

《長所》流動性が高いため微細で複雑な形状が可能。安価な射出成形機が使える。安価な金型が使える。小ロット試作が始めやすい。肉厚10ｍｍの大型部品が可能。《短所》脱脂に時間が掛かる（数十時間）。

【珈琲ブレイ句】この低圧粉末成形LPIMは、MIMの入門技術として最適です。難しいところは、拮抗する流動性と分離性をバランスさせる増粘剤配合最適化と加熱脱脂温度VS酸化および還元の研究ぐらいです。バインダーに結合剤を入れないので脱脂変形が心配ですが、脱脂はセラミック粉末の中に入れ毛細現象でバインダーを吸い出す方式（ウイッキング）なので、形状は保持されており変形が少ないことは容易に推察できます。焼結は脱脂体をセラミック粉末から取り出して、真空焼結炉で還元・焼結を行います。「AMからようこそMIMへ」の流れは「AMからようこそLPIMへ、そしてMIMへ」と迂回路を経由させれば大流行しそうです。というのは、LPIM用の金型ならPA樹脂型でも良いのでAMで３Dプリントした金型が使えるからです。優秀な開発者ほどトライしたくなる道程です。

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MIM粉末利用３Dプリンターの伏兵『Metal SLS』とは

Metal SLSとは、 プラスチック粉末をレーザーで溶融（焼結）させて積層する「SLS」方式の装置を使って、コーテッド金属粉末*1を積層し、MIM同様の脱脂と焼結を行うAMの新技術である。溶かすのはバインダーのみ、金属は溶かさないのでCold Metal Fusionと命名されている。 

《工程》粉末ベッドから取り出された積層体（グリーン体）は、高圧エアーブローでクリーニングされる。この積層体の強度は高く（金属は溶けていないバインダーだけの強度）、精度が必要な部位を二次加工（ブランク加工）することができる。以降はMIMの工程と同様に、溶媒脱脂、加熱脱脂真空焼結が行われる。　 

《技術》ドイツのHeadmade Materials GmbHの特許。一次脱脂と二次脱脂を行うので少なくとも２種類の樹脂・WAX（あるいはそのポリマーアロイ）を粉末にコーティングしている*1と推察する。脱WAXに溶媒脱脂を使い、脱脂性能だけでなく溶媒は蒸留再利用するので、安価で最善な方法であるとしている。SUS316Lの場合の収縮率は13％である。 

*1　コーティングした粉末ではなくバインダー微細粉末と金属粉末の完全均一混合粉体の可能性はある。 

 

【珈琲ブレイ句】目から鱗。すばらしい技術です。バインダージェットではなく、レーザーを使って積層する。それも金属粉末を溶かすのではなくバインダーだけを溶かして積層する。SLSの特許が切れたと思ったらMIM技術をくっ付けて特許化するとは盲点でした。すでにチタン合金製の自転車ペダルを量産しているそうです。情報が少ないので、パウダーベット内の嵩密度やグリーン体密度および焼結密度がどのくらいになっているのか興味があるところです。収縮率13％ということは、高精度MIMの収縮率と同じレベルですね。チタン合金で量産化しているので技術の成熟度はすでに高い！　これで私が把握しているMIM粉末利用の３Dプリンターは４種類になりました。早速、分類表を下記に改定しました。　　

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品質工学タグチメソッドとMIM

 品質工学（田口玄一：タグチメソッド）は、文字通り品質を作り込む工学である。量産の高品質と品質の安定性の両方を追求したパラメータ設計が秀逸である。これをMIMに展開するとき、特性値は寸法である。金型の寸法が焼結体寸法に転写することを基本機能に考える。パラメータ設計はL18直交表を使い設計因子は最大８個（３水準７個、２水準１個）割り付けできる。量産の再現性を上げるために故意に量産誤差を外側に割り付ける。金型寸法と焼結体寸法から転写性（SN比動特性）を計算し最適解を見つける。感度βは収縮率になる。

【珈琲ブレイ句】特性値は転写性だけでよいのですか？焼結密度や内部欠陥などは取らなくていいのですか？と質問すれば（故）田口先生は、多分こんな回答をする。「転写性が良ければ他の特性値も良くなる、それが基本機能である。*1」田口先生には見えているのですが、一般技術者は、当然実験するなら補助特性値として、密度やX線写真などできるだけデータは取った方がいいと思います。　日本の天才が創った世界が認める品質工学：タグチメソッドをみんなで活用しよう。

*1　転写性はエネルギー変換ではないので基本機能ではないという意見もありますが、技術者として大変腑に落ちる提案なので、田口先生のひらめき「転写性＝基本機能」を支持しています（私見）。

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