粉末注射成型簡介

粉末注射成型（PIM）為傳統(tǒng)射出成型的重要衍生制程，其提供另一種解決方案，用以生產(chǎn)由金屬或陶瓷材料所制成的高精度產(chǎn)品。金屬粉末注射成型制程被廣泛應(yīng)用于消費性電子與信息工業(yè)領(lǐng)域，而陶瓷粉末注射成型制程則主要用于汽機(jī)車與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。粉末注射成型與傳統(tǒng)射出成型的主要差異在于備料（feedstock）。在粉末注射成型中，粒狀備料是由金屬或陶瓷粉末和高分子黏著劑兩種材料混合而成，其粉末體積通常為40%-60%。金屬或陶瓷粉末是形成最終產(chǎn)品的主要原料，但一般很難被加工，因此藉由黏著劑如塑料或蠟以降低粉末的黏度，以利將粉末注入模穴中。

粉末注射成型制程包含四項基本步驟：(1) 制備含有所需粉末的備料；(2) 備料經(jīng)射出成型成為生胚；(3) 脫脂以移除生胚中的黏著劑；(4) 燒結(jié)剩余的粉末結(jié)構(gòu)以得到最終產(chǎn)品。一般而言，燒結(jié)后發(fā)現(xiàn)的塑件缺陷多在射出成型過程中就已形成，例如：蠟痕、頂針痕、分模線等，這些缺陷并不能在脫脂或燒結(jié)過程中減少或消除。在金屬粉末注射成型工業(yè)中，黑線（black line）是由于粉末－黏著劑的相分離現(xiàn)象而在塑件表面產(chǎn)生的缺陷，常發(fā)生于高速與高壓的射出成型制程中，此相分離現(xiàn)象會影響生胚的質(zhì)量，對于燒結(jié)過程中的翹曲與機(jī)械性質(zhì)都非常重要。因此，如何預(yù)測模具充填時的粉末濃度是必須重視的課題。

Moldex3D粉末注射成型模塊功能導(dǎo)覽

Moldex3D粉末注射成型模塊（PIM）能仿真三維粉末注射成型制程，包含金屬與陶瓷兩種粉末。粉末注射成型充填的一般概念多數(shù)承襲于傳統(tǒng)射出成型制程模型，這兩者的主要差別在于射入模穴的材料復(fù)雜程度。Moldex3D粉末注射成型模塊能提供充填階段時的粉末濃度分析結(jié)果，以觀察粉末－黏著劑的相分離現(xiàn)象。

注意：Moldex3D粉末注射成型模塊支持solid與eDesign網(wǎng)格模型。

1. 前處理 (Pre-processing)

其前處理階段的步驟與基本模塊相似：

步驟1：建立新項目

步驟2：產(chǎn)生網(wǎng)格模型

步驟3：建立新組別

步驟4：執(zhí)行分析

2. 開始分析 (Prepare Analysis)

以下將列出特定步驟的操作說明。

l 建立新項目 (Create a New Project)

第一步開啟Moldex3D Studio，選擇新增建立新項目，第二步按下確定。

第三步，選擇粉末注射成型。

l 建立新組別 (Create a New Run)

在前述步驟中建立新項目之后，將跳出建立新組別的對話框。類似傳統(tǒng)射出成型模塊，其新組別的設(shè)定流程完全相同，例如：匯入網(wǎng)格模型、選擇材料，以及設(shè)定加工條件與計算參數(shù)。

完成這些設(shè)定后即可進(jìn)行分析。返回Moldex3D Studio，點擊分析順序并選擇完整分析－CF/PCW，以執(zhí)行粉末注射成型分析。注意：根據(jù)您的需求，從下拉式選單中選擇適合的分析序列。

l 材料 (Material)

在粉末注射成型模塊中，材料特性應(yīng)包含粉末信息。在材料精靈中，選擇Moldex3D數(shù)據(jù)庫并點選特別 (SPECIAL) 群組，接著選擇粉末注射成型群組，并點選想要的制造商與原料的規(guī)格名稱。

選擇原料的新材料

l 計算參數(shù) (Computation Parameter)

點擊計算參數(shù)頁的進(jìn)階設(shè)定設(shè)定粉末參數(shù)，選擇粉末參數(shù)設(shè)定頁。使用者可根據(jù)粒子在充填過程中的分布情形，指定粒子摩擦系數(shù)與粒子參數(shù)。平均濃度此項參數(shù)是從材料參數(shù)中擷取，因此必須透過材料精靈修定。一般來說，越大的粒子直徑與摩擦力會造成越嚴(yán)重的粉末分布不均。

?重力

預(yù)設(shè)中，Moldex3D會忽略受重力影響及行為，例如粉末因為不同密度在流體中的沉降。如果需要考慮這類影響，請至計算參數(shù)的流動保壓頁簽，開啟客制分析并在對應(yīng)方向上指定重力的數(shù)值。

?粒子追蹤

在計算參數(shù)的流動/保壓頁簽下，點擊粒子追蹤，可以選擇從入口或是澆口開始追蹤。

3. 后處理 (Post-processing)

檢視粉末注射成型模塊的分析結(jié)果的簡單方法就是使用流域分布圖示。

為檢視充填階段時的粉末濃度，在Studio工作區(qū)中選擇組別 (Run)> 分析結(jié)果 (Result) >充填分析 (Fill) > 粉末濃度(Powder Concentration)。不同充填百分比的結(jié)果將會在窗口中依序顯示。藉由這項結(jié)果，可預(yù)測粉末注射成型件的潛在表面瑕疵。

充填階段時生胚的粉末濃度

保壓階段時生胚的粉末濃度

生胚的翹曲與總位移量