Ausstellernews Fakuma 2014

Parmaco Metal Injection Molding AG
Hat sich der Entwicklung und Produktion von MIM-Teilen verschrieben

English text >>>

Seit der Gründung im Jahre 1992 hat sich die Firma Parmaco der Ent- wicklung und Produktion von MIM-Teilen verschrieben. Die frühe Konzen- tration auf diese eine, sehr moderne und komplexe Fertigungstechnologie hat zum Aufbau eines riesigen Erfahrungsschatzes geführt. Dadurch sind wir in der Lage, unsere Partner absolut kompetent zu beraten und gemeinsam grosse Herausforderungen zu meistern.

Parmaco Metal Injection Molding AG - Firmengebäude

Die Erkenntniss, dass schon früh in der Prozesskette die Weichen gestellt wer- den, führte dazu, die Materialien selber aufzubereiten. Dadurch haben wir nicht nur zusätzliche Möglichkeiten zur Prozesssteuerung, sondern vorallem eine gewollte Unabhängigkeit von Feedstockherstellern (MIM-Material) erreicht. Heute macht sich Parmaco diesen Vorteil täglich zu Nutze und kann seinen Kunden Mög- lichkeiten zur eigenen Material-Entwicklung mit spezifischem Kunden-Nutzen anbieten.

Ebenso hat sich der Beschluss ins Gebiet vom microMIM zu investieren absolut gelohnt. Durch das spezielle Equipment und die intensiven Versuche und Ent- wicklungen im Bereich der miniaturisierten MIM-Teile, hat sich Parmaco auch auf diesem Gebiet zum Spezialisten entwickelt.

Weiterhin unternimmt Parmaco in allen Bereichen grosse Anstrengungen und Investitionen, um auch in Zukunft eine Leaderposition in der MIM-Technologie zu bekleiden.


Wir sind Ihr zuverlässiger Partner …
… für kleine, komplexe Stahlteile.
… mit Erfahrung und innovativen Ideen.
… für technisch und wirtschaftlich optimale Lösungen.


Wir beherrschen folgende Verfahren
Metal Injection Molding (MIM)
microMIM

 


Metal Injection Molding (MIM) / microMIM

Verfahrensbeschrieb

Metal Injection Molding (MIM) ist ein revolutionäres Formgebungsverfahren für die Herstellung von komplex geformten metallischen Klein- und Kleinstteilen.

Werkzeuge
Eine sehr wichtige Grundvoraussetzung für zeichnungskonforme MIM-Teile ist ein absolut präzises und gegen das abrasive Verhalten des Spritzprozesses ge- schütztes Spritzguss-Werkzeug.

MIM oder Metal Injection Molding ist ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von metallischen Kleinst- und Kleinteilen. Das Verfahren kombiniert zwei bekannte Herstellungstechnologien, die bis heute eigentlich nichts miteinander zu tun hatten. Diese Technologien sind:
Plastikspritzgiessen
Sintern von Metallpulvern (P/M Verfahren)

Parmaco Metal Injection Molding AG - MIM-Verfahren Bild 1

Metal Injection Molding vereint beide Technologien

Vorteile des MIM-Verfahrens
Sehr gute Materialeigenschaften
Hervorragende Oberflächengüte
Enge Toleranzgrenzen
Werkstoffangebot
Wirtschaftlichkeit

Auf die Wirtschaftlichkeit des MIM-Verfahrens wirken sich positiv aus
– ideale Formgebungsmöglichkeiten
– enge Toleranzgrenzen
– gute mechanische Eigenschaften
– hohe Oberflächengüte

Auf die Wirtschaftlichkeit des MIM-Verfahrens wirken sich negativ aus
– hohe Materialkosten
– hohe Prozesskosten
– hohe Werkzeugkosten

Parmaco Metal Injection Molding AG - MIM-Verfahren Bild 2

Mehr Informationen zum Verfahrensbeschrieb finden hier.


Prozess-Schritte des MIM-Verfahrens

Parmaco Metal Injection Molding AG - Prozess-Schritte des MIM-Verfahrens

Mehr Informationen zu den Prozess-Schritten finden Sie hier.


Anwendungen
Einer der wesentlichen Vorteile des MIM-Verfahrens besteht darin, dass solche Bauteile völlig unabhängig vom Verwendungszweck respektive von der Branche eingesetzt werden können. So ist es auch nicht weiter verwunderlich, dass die Liste der Branchen mit MIM-Teilen im Einsatz schier endlos erscheint.
 
Typische Anwendungen von MIM-Teilen (alphabetisch)

Branche/
Industriezweige

Einsatzgebiete

Automobil
 
 Beschattungssysteme
 Dentaltechnik
 
 Elektronik
 Elektrowerkzeuge
 
 Fahrradindustrie
 Getriebebau
 
 Haushaltgeräte
 Medizinaltechnik
 
 Messtechnik
 
 Mobiltelefone
 Optoelektronik
 Schliesstechnik/
 Schlossindustrie
 Textilmaschinen
 
 Uhrenindustrie
 Verbindungstechnik
 Wehrtechnik
 
 Werkzeugtechnik

Türschlösser, Zündschlösser, Ventile,
Getriebeteile, Airbagteile, Düsen etc.
Mitnehmer, Halter, Hebel etc.
Brackets für Zahnspangen, Bestandteile
für Bohrer und andere Werkzeuge etc.
Sensorgehäuse, Kontaktstifte, Deckel etc.
Werkzeugaufnahmen, Verstellhebel,
Mitnehmer etc.
Nabenteile, Clip-Pedal Teile, Verzahnungen
Planetenträger, Gehäuse, Zahnräder,
Aufnahmen etc.
Bedienelemente, Lagerbuchsen etc.
Operationsbesteck, Diverse Medical
Device-Bestandteile etc.
Fassungssterne, Hebel, Aufnahmen,
Sensoraufnahmen etc.
Scharniere, Designelemente, Planetenträger
Sockel, Lichtfassungen etc.
Mitnehmer, Zahnstangen, Sperrelemente,
Zylinderkörper, Gehäuse, Verstellwinkel etc.
Fadenführer, Oesen, Prallarm, Anschlussstücke,
Hebel, Gleitstücke etc.
Gehäuse, Armbandteile, Verschlüsse etc.
Gehäuse, Deckel, Halter etc.
Abzughebel, Mitnehmer, Magazinhalter,
Korn, Visier, Hahn, Auszieher etc.
Messer, Klemmbacken, Crimptrommel,
Einsätze etc.




MIM – „Spritzgießen“ von Präzisions-Stahlteilen - eine Verfahrensalterna- tive mit interessanten Möglichkeiten

Für die Herstellung anspruchsvoller metallischer Kleinteile gibt es eine ganze Reihe konkurrierender Herstellverfahren wie diverse Gießverfahren, die pulvermetallurgische Herstellung im Press-Sinterverfahren oder durch spanabhebende Bearbeitung aus dem Vollen. Jede dieser Methoden hat spezifische Vor- und Nachteile und entsprechende Grenzen der An- wendbarkeit. Als interessante Alternative bietet sich das Metal Injection Moulding(MIM)-Verfahren an, das sich insbesondere für kleinere, me- chanisch hoch belastbare Stahlteile mit komplexer Geometrie in mittleren bis großen Serien eignet.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 1
Komponenten für den Abzugsmechanismus einer Handfeuerwaffe. Bei einer Herstellung durch mechanische Bearbeitung müssten mehr als 90 % des Mate- rials zerspant werden. Die Teile werden nach dem Sintern noch einsatzgehärtet.

Parmaco Metal Injection Molding - Georg N. Breitenmoser
„Unser Fertigungsverfahren ähnelt im Prinzip dem Spritz- gießen von Kunststoffteilen und bietet die gleichen gestal- terischen Freiheitsgrade“, erläutert Georg N. Breitenmoser, Geschäftsführer der Parmaco Metal Injection Molding AG in Fischingen (Schweiz). Das mittelständische Unternehmen ist Spezialist für die Herstellung von anspruchsvollen Komponenten aus hochwertigen Stahlwerkstoffen und Sonderlegierungen mithilfe des MIM-Prozesses, einer Art Kombination von Pulvermetallurgie und Spritzgießen. Als Vorprodukt dient eine fließfähige Mischung aus feinem Metallpulver, Kunststoffen sowie diversen Additiven. Die Verarbeitung erfolgt mit Anlagen und Formtechnologien, wie sie auch beim Kunststoff-Spritzgießen zum Einsatz kommen. Allerdings ist die Gesamtprozesskette komplexer, da zunächst „Grünlinge“ ohne mechanische Festigkeit entstehen. Diese müssen zunächst einen mehrstufigen Entbindungs- und Sinterprozess durchlaufen, in dessen Ver- lauf sie um bis zu 20 % schrumpfen. Das Resultat sind hochwertige, geometrisch und funktionell sehr anspruchsvolle Bauteile mit Längenabmessungen bis zu etwa 70 mm und Gewichten zwischen 1 und 100 g. Auch Mikroteile mit Gewichten ab 0,01 g sind darstellbar.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 2
Steckverbindergehäuse aus Edelstahl für den Einsatz im Lebensmittel- und Pharmaziesektor mit integriert erzeugtem Gewinde. Rechts der ungesinterte „Grünling“, links das fertige Gehäuse

Da die „Legierungen“ aus Pulvern gemischt werden, ist die Bandbreite verfügba- rer Werkstoffe sehr breit und reicht von klassischen Kohlenstoffstählen über Edel- und Werkzeugstähle bis zu hochlegierten Werkstoffen sowie Nickelbasis- und Titanlegierungen oder Hartmetallen. Entsprechend groß ist auch die Bandbreite der erzielbaren Eigenschaften, die von zähen Kohlenstoffstählen mittlerer Fes- tigkeit bis zu hochfesten oder hochharten Sonderlegierungen reicht.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 3
Durchführungen für die Hydraulikleitung eines Cabrioverdecks mit einem Be- triebsdruck von 180 bar 

Überzeugende Vorteile…
„Am Markt müssen wir gegen eine ganze Reihe alternativer Herstellverfahren wie Druckgießen, Feingießen, pulvermetallurgische Verfahren oder die Zerspanung aus dem Vollen antreten“, ergänzt G. Breitenmoser. Ebenso wie das MIM-Ver- fahren zeichneten sich auch die anderen Prozesspfade durch spezifische Vor- und Nachteile aus, so dass die jeweils günstigste Lösung im Prinzip stets vom konkreten Anwendungsfall und wesentlichen Randbedingungen wie z.B. der Jahresstückzahl abhingen. Das MIM-Verfahren ermöglicht die Herstellung sehr komplexer und filigraner Geometrien mit Hinterschneidungen bei hoher Ge- nauigkeit und Oberflächengüte. Da aufwendige Werkzeuge hergestellt werden müssen, rechnet es sich in der Regel erst bei entsprechend hohen Stückzahlen von typischerweise mehreren 1000 pro Jahr. Die Abmessungstoleranzen liegen bei ± 0,3 % des Sollmaßes, während die Oberflächenrauheit bei Werten ab Ra = 0,4 bis 3,2 µm liegt. MIM-Teile erreichen eine hohe Porenfreiheit und damit Dichte von 96 bis 100 % der theoretischen Materialdichte. Ihre mechanischen Eigenschaften entsprechen daher weitgehend denjenigen von Teilen, die aus dem Vollen gefräst wurden. Sie sind beispielsweise auch bei hohen Drücken gas- und flüssigkeitsdicht. MIM-Teile können mechanisch bearbeitet, wärmebehandelt, gehärtet, vergütet und mit den üblichen Oberflächenbeschichtungsverfahren wie Einsatzhärten oder Nitrieren veredelt werden

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 4
Gleitstück für automatisch betätigte Schwerlasttüren aus hochfestem, ausschei- dungshärtbarem 17Cr4Ni. Beide Feingewinde werden bereits im „Grünling“ geformt, das Teil benötigt keinerlei Bearbeitung.

Im Vergleich mit pulvermetallurgischen Verfahren zeichnet sich der MIM-Prozess durch erheblich größere Freiräume bezüglich der darstellbaren Geometrien aus, während die Belastbarkeit der Teile wesentlich höher ist als die von Druck- gussteilen aus Aluminium oder Zink. Gegenüber dem Feingießen überzeugt das MIM-Verfahren durch höhere Genauigkeit sowie bessere Oberflächen. Und das Fräsen aus dem Vollen ist von der Produktivität her nur vertretbar, solange es um Einzelstücke oder recht kleine Serien geht. Zudem erfüllt der MIM-Prozess selbst die höchsten heute in der Industrie geforderten Qualitätsvorschriften beispiels- weise aus den Bereichen Automobil, Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 5
Halteplatte für einen Gasmess-Sensor. Beim Einpressen in das ausgestanzte „Fenster“ des Rohrs sorgen feine Rippen (Pfeil) für Zentrierung und festen Sitz. Die Gewinde werden durch spezielle Kerne erzeugt.

auch bezüglich Kosten
„Trotz eines vergleichsweise hohen Werkstoffpreises ist der Gesamtkostenvor- teil bei MIM-Teilen in der Regel erheblich. Einsparungen von 50 % bei der Um- stellung sind durchaus keine Seltenheit“, freut sich G. Breitenmoser. Die als Ausgangsmaterial verwendeten sehr feinen und zugleich hochreinen Metallpulver bedingen von vornherein einen wesentlich höheren Materialpreis als z.B. Gieß- verfahren. Versuche man jedoch, ein einigermaßen anspruchsvolles, im MIM- Verfahren darstellbares Bauteil mit geeigneten Eigenschaften, Dimensionen und Stückzahlen mithilfe eines anderen Verfahrens herzustellen, so zeige sich in der Regel schnell, dass andere Prozesspfade Mühe hätten, hier Anschluss zu be- kommen. Dies gelte insbesondere dann, wenn das Bauteil so konstruiert werde, dass seine Geometrie und seine Werkstoffeigenschaften die dem MIM-Verfahren offenstehenden Möglichkeiten optimal nutzen.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 6
Halter für die Positionierung eines Glasprismas für den Laser eines Hoch- präzisions-Entfernungsmessers aus einer speziellen Legierung mit minimiertem thermischem Ausdehnungskoeffizienten. Die extrem filigrane Ausführung sorgt für geringste Laserverluste.

Entwicklungspartnerschaft ist das A und O
„Design und Herstellprozess eines Bauteils sollten miteinander harmonieren“, weiß G. Breitenmoser. Bei der Konzeption eines Bauteils „denke“ der Konstruk- teur in der Regel zunächst rein funktionsbezogen in geometrischen Kategorien, während Besonderheiten und Restriktionen der verschiedenen möglichen Her- stellprozesse zunächst keine Rolle spielten. Das Ergebnis seien oft genug Geometrien, die mit dem ins Auge gefassten Herstellprozess nicht harmonier- ten, beispielsweise bezüglich Materialanhäufungen, Wanddickenübergängen, Fließwegen bei der Formfüllung, Kantenradien etc. Deshalb sei es sinnvoll, wenn die Prozesserfahrung des Zulieferers schon möglichst frühzeitig im Verlauf der Entwicklung mit in das Design einfließe. Beispielsweise gebe es beim MIM- Verfahren Möglichkeiten, Gewinde mithilfe spezieller Kerne direkt im Grünling zu formen, so dass sie später nicht mehr geschnitten werden müssen. Bei Parmaco arbeiteten zahlreiche erfahrene Fachleute, die über umfassendes Know-how verfügen. Ihnen stehen zudem modernste CAD-CAM-Entwicklungstools wie z.B. Formfüllsimulationssoftware zur Verfügung. Diese Möglichkeiten stelle man den Kunden im Rahmen partnerschaftlicher Entwicklung neuer Produkte gerne zur Verfügung.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 7
Entwicklungspartnerschaft: Aus dem ursprünglichen CAD-Entwurf (links) des Kunden gemeinsam optimiertes Design eines Haltebolzens aus 7%NiFe (Grafik: Parmaco)

Weitestgehende Automatisierung
„Bei unserer Fertigung verfolgen wir die Philosophie, jeden Prozess so hoch wie nur möglich zu automatisieren“, verrät G. Breitenmoser. Dies habe gleich mehr- fache Vorteile. Zum einen enge man dadurch die Toleranzen der wichtigsten Fertigungsparameter soweit irgend möglich ein, was der Gleichmäßigkeit der Abläufe und damit der Produktqualität zugute komme. Außerdem mache sich dies auch bei den Kosten bemerkbar, weil der Lohnkostenanteil am Produkt ent- sprechend verringert werde. Gerade in einem Hochlohnland wie der Schweiz sei dies ein wichtiger Faktor, um auf den hart umkämpften internationalen Märkten preislich mithalten zu können.

Für derartige Automatisierungsaufgaben verfüge man über eine eigene, hoch qualifizierte Mannschaft, die sehr viel Erfahrung bei der Lösung komplexer Abläu- fe habe und auch sehr knifflige Aufgabenstellungen erfolgreich lösen könne.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 9
Die Spritzgiessmaschine wird von einem Roboter bedient, der die Teile aus der Form entnimmt, verschiedene Prüf- und Bearbeitungsstationen anfährt und sie schliesslich auf einer Palette ablegt.

Höchstmögliche Sorgfalt bei den Werkstoffrezepturen
„Da wir auch Teile für die Luft- und Raumfahrt herstellen, erfüllen unsere Pro- zesse entsprechend hohe Anforderungen bezüglich Dokumentation und Rückverfolgbarkeit“, sagt. G. Breitenmoser. Alle verwendeten Eingangsstoffe – Metallpulver, Kunststoffe, Additive etc. – werden ausschließlich von zertifizierten Lieferanten bezogen, die Nummern der jeweiligen Chargen sind dokumentiert und rückverfolgbar. Da in der Rezeptur der verwendeten Pulvermischungen ein we- sentlicher Teil des Prozess-Know-hows stecke, kaufe Parmaco nur die reinen Rohstoffe und nehme die Zusammenstellung und Aufbereitung grundsätzlich selbst vor. Die Mischung erfolgt mit Computerhilfe aufgrund von Rezepturen, die mit dem jeweiligen Auftragsformular im Computer hinterlegt sind. Diese Rückverfolgbarkeit gilt auch für Produktionsrückläufe wie Anschnitte, Verteilerkanäle sowie sonstige Reste des Spritzgießprozesses. Diese werden chargenrein innerhalb der Pro- duktion rezykliert, was erhebliche Kostensenkungen ermöglicht. In Verbindung mit einer entsprechenden Qualitätsdokumentation ist so gewährleistet, dass die Pro- zesshistorie eines Teils selbst nach vielen Jahren noch lückenlos zurückverfolgt werden kann.

Parmaco Metal Injection Molding - Bild 10
Die Chargen werden computergesteuert mithilfe von Präzisionswaagen zusam- mengestellt und in modernen Mischanlagen exakt nach Vorschrift aufbereitet


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Besuchen Sie uns an der Fakuma. Wir freuen uns auf Ihren Besuch an unserem Stand (Halle A4, Stand 4216).

Parmaco Metal Injection Molding - LogoParmaco Metal Injection Molding AG
Fischingerstrasse 75
CH-8376 Fischingen

Tel. +41 (0) 71 978 78 78
Fax +41 (0) 71 978 78 79
 
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