MIM技術(shù)革新刀具市場(chǎng),你知道嗎?
■ 耀德講堂 / 邱耀弘 博士
楔子
有道是:「若想得知識(shí),臺(tái)下十年功;讀者要輕松,請(qǐng)花十分鐘」,來(lái)看看接下來(lái)連續(xù)8個(gè)月Dr. Q的專(zhuān)欄報(bào)告,充實(shí)一下金屬注射成形(MIM)產(chǎn)品的知識(shí)。專(zhuān)欄內(nèi)容會(huì)盡量把文字縮減,并放入精彩的圖片,最后會(huì)在Dr. Q的2023年11月做一個(gè)總結(jié)。這些產(chǎn)品的內(nèi)容包含以下:「Part I. 轉(zhuǎn)軸」、「Part II. 縫紉機(jī)配件」、「Part III. 菜刀與指甲刀」、「Part IV. 奢侈品牌包的扣件與標(biāo)牌」、「Part V. 治具與工具」、「Part VI. 高爾夫球桿頭配件」、「Part VII. 齒輪」。
Part III. 菜刀與指甲刀
在1972年MIM工藝發(fā)明之后,金屬零件可以被如塑膠注射一樣的制作出來(lái),這引起金屬加工與塑膠制品業(yè)的不小震驚與騷動(dòng)!隨著MIM技術(shù)的推廣與時(shí)俱進(jìn),尤其是最近十年(2012-2022)在移動(dòng)通的電子產(chǎn)品助攻之下,MIM技術(shù)和產(chǎn)品能見(jiàn)度大幅提高,且盛況空前。今天要談的是現(xiàn)代家庭生活中最不可或缺的三把刀,廚房的菜刀、剪指甲的指甲刀以及最萬(wàn)用的剪刀,相信每位讀者都至少有一套,堅(jiān)硬和銳利是它們的共同特征,自然也免不了被MIM零件制造商看出這個(gè)龐大的商機(jī),由于MIM制程可以利用注射成形的方式把硬質(zhì)材料做到非常接近最終制品的形狀與尺寸(Near Net Shape),自然在普通家庭生活中所用的刀具和工具等,制造者便開(kāi)始嘗試?yán)肕IM制程來(lái)制作這些硬質(zhì)材料的工具。
設(shè)計(jì)理念
MIM工藝主要利用金屬材料的粉末作為起始材料,只要能夠制成粉末并且可以被燒結(jié)固化的材料,都能采用MIM工藝。當(dāng)然,并不是所有金屬都可以被燒結(jié)固化,活性大的金屬很難被還原就不適合采用這個(gè)工藝(如鋰、鎂、鋁、鋅等元素金屬與合金)。
幸好,硬質(zhì)不銹鋼420系列是非常容易進(jìn)行脫脂與燒結(jié),所以它們夠借助模具模穴的設(shè)計(jì)把過(guò)去必須依賴(lài)鑄造、鍛造等工藝制作的特征,快速地做出并保留很少的加工余量,以供最終形狀或尺寸的確定;此外,不生銹更是硬質(zhì)不銹鋼最大的好處,一掃過(guò)去對(duì)刀剪工具生銹的印象。因此,在一般生活用品的需要銳利鋒口的刀具設(shè)計(jì),僅需少量移除MIM制品的鋒口特征即能獲得最后使用目的,這大幅度的降低了制造成本且縮短加工時(shí)間。更特別的是MIM制品比起傳統(tǒng)塑膠制品可以制作出不等肉厚的特殊特征,因此品牌商能夠設(shè)計(jì)特殊的造型給自家工具增添更多特色。所以,采用MIM工藝可以滿(mǎn)足家用工具設(shè)計(jì)師們的需求,發(fā)揮更多的創(chuàng)想力去創(chuàng)造更多的產(chǎn)品,增添現(xiàn)代化家用工具更廣大的應(yīng)用。
傳統(tǒng)使用不銹鋼420是有燒結(jié)困難的,1970年代日本三菱制粉發(fā)明以添加金屬鈮(Niobium, Nb)可以形成燒結(jié)過(guò)程的吸碳作用,可以穩(wěn)定不銹鋼420燒結(jié)的溫度區(qū)間,專(zhuān)利已經(jīng)過(guò)期但仍要注意添加鈮的成本上揚(yáng)。
家用刀具
菜刀──單刃刀具
菜刀大概是每個(gè)人家里至少要有一把的工具,在國(guó)外,廚房中的菜刀可不僅只一把,而是一整套如圖1所表示。不同的刀型提供廚師們料理不同的食材,烹煮出美味的佳肴需要好用的菜刀,這是大廚們必備的重要工具。
圖1:(左)廚房中的一把刀,通常這是老媽手中最萬(wàn)用的工具,單刀闖天下、萬(wàn)物皆可削;(右)實(shí)際上,菜刀只是一個(gè)廚房用刀具的大統(tǒng)稱(chēng),外形不同的各種刀各自適合不同目的與功能
首先被MIM制造廠(chǎng)商看到的商機(jī)不是刀具的刃部,而是刀把,刀把提供刀刃與使用人相結(jié)合,就如電子商品中常見(jiàn)的連接器(Connector),如圖2所表示,利用金屬注射成形的模造特征使得刀把與刀刃連接順暢的變化,甚至可設(shè)計(jì)出不同的紋理雕花或如動(dòng)物的頭做為刀把裝飾,一端與菜刀刀片焊接后進(jìn)行開(kāi)鋒刀刃,另一端則裝上木頭刀柄與防滑的裝飾件等。甚至在圖1中最右側(cè)小的刀,利用模造外觀(guān)的特性,整把刀和刀刃、帶紋理的刀面、刀把和刀柄都一起注射成為一體的設(shè)計(jì)也已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。
圖2:(左)MIM注射出的菜刀刀把,上面是420整個(gè)刀把生坯;下面二個(gè)是刀把頭部,這些用MIM注射的零件,右前端會(huì)和刀片焊接在一起、左后端則與木材刀柄結(jié)合,成為一把完整的菜刀(圖片由廣東潮藝金屬實(shí)業(yè)有限公司提供);(右)完整的一把菜刀
MIM工藝提供許多設(shè)計(jì)可以設(shè)計(jì)成一體化的結(jié)構(gòu),當(dāng)然MIM屬于金屬加工工藝,也能夠組合包含焊接、鉆孔、銑削、拋光打磨的后制加工,這給了工具制造者和設(shè)計(jì)師有很大的動(dòng)力,在沒(méi)改變太多的工藝路線(xiàn)上增加了造型的修改,無(wú)疑增加產(chǎn)品的特色和美觀(guān)性,也大大的加大了商機(jī)。
指甲刀──普及的雙刃刀具
在個(gè)人護(hù)理上用的刀具大多都是雙刃型,主要使用起來(lái)比較安全,諸如指甲刀、指甲鉗以及剪刀。因?yàn)閱纹度械目刂粕杂胁划?dāng),很容易劃傷皮膚,因此雙刃工具可以控制刀刃的長(zhǎng)度以及較短的支點(diǎn)半徑,在每個(gè)家庭中也是常見(jiàn)的工具,特別是手和腳趾甲的修整,因此這些商機(jī)自然也是MIM制造廠(chǎng)商不會(huì)錯(cuò)過(guò)的,對(duì)于饒富趣味的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、外觀(guān)視覺(jué)上的曲線(xiàn)曲面設(shè)計(jì)、不等肉厚斷面變化、足夠小的開(kāi)鋒加工范圍,也可以閃亮且不生銹以及鍍金銀色澤,MIM工藝能夠提供這些制品的設(shè)計(jì)師有更好更多的的選擇。圖3為近幾年MIM工藝所制作的各種護(hù)理用工具的實(shí)績(jī)產(chǎn)品。
圖3:(左)在小紅書(shū)上利用電商網(wǎng)絡(luò)販?zhǔn)鄣腗IM工藝制作的指甲剪;(中)用來(lái)修剪更堅(jiān)硬的腳趾甲鉗;(右)仿古鍛造花的茶藝或剪紙工藝的秀氣剪刀,也是MIM工藝做出來(lái)的
發(fā)剪與毛剪──多刃刀具
還有,各種動(dòng)物的毛與發(fā),當(dāng)然包含人類(lèi)的頭發(fā),尤其是男士們的剪發(fā)工具。為了能夠快速且有效率的整理毛發(fā),設(shè)計(jì)刀刃運(yùn)動(dòng)范圍更小、更多刃的發(fā)簡(jiǎn)便問(wèn)世了,在圖4表示的多刃發(fā)剪已經(jīng)流行有數(shù)年,這是采用不銹鋼420材料制作,搭配一片白色氧化鋯(3mol% Y2O3-ZrO2, TZP 氧化釔安定正方晶氧化鋯,這是采用陶瓷注射成形CIM工藝制作的),在電機(jī)高速運(yùn)動(dòng)下形成剪切刃口,刀片刃口沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸皮膚,且與皮膚接觸的位置如刀尖、刀背全部都設(shè)計(jì)成圓角,非常的有效且安全的剪掉毛發(fā)不至于傷及皮膚。
圖4:(左)不銹鋼420以MIM工藝制作的多刃發(fā)剪刀片;(右)不銹鋼420多刃發(fā)剪刀在下方所表示,上面是采用CIM制作的多刃發(fā)剪陶瓷刀片,毛發(fā)是在兩片刀刃之間被剪除
使用這個(gè)觀(guān)念,就有了更大的毛發(fā)剪用來(lái)作為貓狗毛修剪,甚至是用于剃羊毛的大型羊毛剪,如圖5所表示。利用MIM工藝的設(shè)計(jì)可制作出更安全更有效率的零件,澈底發(fā)揮功能造型并保護(hù)動(dòng)物的安全。
圖5:MIM工藝也可以制作修剪動(dòng)物毛發(fā)的電動(dòng)剪刀上
Part III.小結(jié)
從家家都有的廚房工具、個(gè)人的護(hù)理工具到動(dòng)物毛發(fā)的修剪工具,采用MIM工藝設(shè)計(jì)與制造不單只可簡(jiǎn)化零件的設(shè)計(jì)和降低成本,還能夠以造型的功能性來(lái)提升工作上的效率以及安全性,尤其是需要高硬度且耐磨的不銹鋼420材質(zhì)的擴(kuò)大應(yīng)用,這是一項(xiàng)有意義的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
仍舊要提醒所有MIM制品制造者,制作工具的質(zhì)量對(duì)于工業(yè)安全、工作安全非常重要,MIM是一個(gè)隨時(shí)改變?nèi)祟?lèi)文明的金屬工藝,因此必須考慮到以人本為核心。MIM工業(yè)也才發(fā)展了50年,仍舊需要很多方向的摸索和嘗試,Dr. Q建議大家還是要練好功,畢竟上十臺(tái)分鐘、臺(tái)下十年功,可不要變成上臺(tái)十分鐘、被笑就不輕松阿!
此文章摘錄自ACMT- SmartMolding雜志-(2023/5月刊)
更多技術(shù)內(nèi)容請(qǐng)掃碼觀(guān)看
掃碼觀(guān)看線(xiàn)上電子月刊
未經(jīng)同意,請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載!
相關(guān)推薦:
工程師必備
- 項(xiàng)目客服
- 培訓(xùn)客服
- 平臺(tái)客服
TOP




















