2018年3月8日木曜日

BASFのMIM(カタモールド)を掘り下げてみる

「BASF:バスフ、ビーエイエスエフ」のMIMは、一般的なバインダーシステムとは異なる。
大きな違いは二つ
《①成形温度の違い》
 一般的なバインダーは、高分子樹脂とワックス類を使ったもので150℃程度で溶融する。射出成形温度160℃程度で金型温度は40~60℃程度である。
一方「バスフ」のバインダーは、2種類の高分子樹脂と微少のWAX類からなり(POM系)*1  成形温度は170~190℃と高く、金型温度も140℃まで上げることがある。
《②脱脂方法の違い》
 一般的な脱脂は「加熱脱脂」「溶媒脱脂」である。
一方「バスフ」は、硝酸と窒素を使う触媒気相分解で固体から直接ガス化する独創的な方法で脱脂する。 ガス化される樹脂はPOMだけで、耐酸性の樹脂は(約10wt%)は、脱脂されず形状は保持される。

【長所短所のまとめ】
長所
①POMが主体の高分子樹脂が主なので脱脂変形が少ない
②触媒気相分解で外周から内部へ脱脂が進行するため肉厚が可能
③ワックスなどの蒸発する成分が少なくリターン材を使っても収縮率が安定している*2
短所
①成形温度が高温(100℃超え)のため成形体の手扱いが難しい(ロボット化)   金型の温調に水は使えないオイルになる
②脱脂装置が特殊で、発生するガスは「ホルムアルデヒド」であり毒性が高い    排気を燃焼させて無害化厳守

追加20190527
*1 もう一種類はPE樹脂:ジャーマン先生の本にも書いてある。
*2 POM系バインダーはリターン可能回数が少ないため、スプール・ランナが発生しない究極のホットランナーを薦めている。多品種少量生産には向いていない量産向き製法ということでもある。

2018年2月27日火曜日

MIM用の射出成形機はあるのか

MIM用の射出成形機について掘り下げてみる

MIM用の射出成形機は無い(MIM専用として開発されたものは無いの意味)したがって、一般プラスティック成形機と同じものを使っている(耐磨耗仕様にすることが多い)

方式の違い/それぞれの長所・短所
◇射出成形方式は2種
インライン方式(ほとんどのMIMメーカーで採用されている)
プリプラ方式(Sodick製の成形機が有名)

インライン/長所:扱いやすい、慣れている 短所:逆止弁による射出量誤差
プリプラ/長所:可塑化と計量・射出が独立、射出量が正確 短所:射出シリンダ背部から材料流出

◇金型クランプ方向は2種

横型/長所:扱いやすい、慣れている 短所:二重成形が難しい
縦型/長所:二重成形が容易、多数金型も可能 短所:部屋の天井を高くする、スクリュウの交換が大変

◇ランナー形式(金型含む)
一般スプールランナー/長所:扱いやすい 短所:スプール、ランナーが発生する
ホットランナー/長所:スプール、ランナーが無い 短所:高価、段取り替えが大変

最新3D金属造形技術はMIMと競合するのか

MIMの代替技術になりうる3D金属造形技術を掘り下げてみる。

金属粉末を供給する方式は4種類
A)パウダーベッド方式   
B)デポジション方式(溶射方式)   
C)液体ジェット方式    
D)MIMフィラメント積層方式

金属粉末を金属の塊にする方式は4種類
①レーザーあるいは電子ビーム溶融・焼結
②レーザー溶射
③液体ナノ金属融合
④MIM脱脂焼結法


これらの組み合わせ16種類が考えられるが
実際はかなり少なく現在6種類の装置が各社から発表されている

その事例・・・・
Aと① レーザーなら「3DSystems LASERTEC30」
     電子ビームならやはり「Arcam」 東北大学にある(機械的特性も優れている)
Bと② LASERTEC65 ・Sodick-OPM350 (曲がった冷却穴を形成できる金型製造用)
Cと③ Xjet 金属粉末がナノの大きさだとかなり低温(300℃)で焼結できるらしい、信じられない!
Aと④ ヘガネス- Digital Metal ・ExOne-Sand Printing Process 《MIM代替になりうる》
D&④ The Metal X ・Desktop Metal 《MIM代替になりうる》

これらの造形物とMIMと比較してみる
【強度】MIMが良いか同等(ただしArcamのチタン合金強度はMIMより勝る)
【精度】MIMが良いか同等
【表面あらさ】MIMがたいへん良い(積層の弱点は表面あらさ)
【コスト】MIMの方が安い (大きなものは逆転する、溶接機利用のものには負ける)
【納期】3D積層のほうが短い

MIMは総合的に優位であるが、金型が必要なため納期で負ける。

結論:試作段階では「MIMフィラメントを使った3D造形技術」を使い、量産は「MIM」を使う。
最新3D金属造形技術は共存共栄すべきMIMの相棒であることがわかった。


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