金屬注射成型（MIM）的案例
金屬粉末注射成形——MIM成型工藝與產品設計
金屬粉末注射成形——MIM成型工藝與產品設計
分析比較：3D打印與傳統CNC、注塑和金屬注射成型之間的工藝差異
不過，粘結劑噴射金屬3D打印后期燒結工藝因為重力和摩擦以及收縮的影響，不擅長加工無支撐結構的大面積薄壁件，也不善于制造細枝樹狀零件等。
粘結劑噴射金屬3D打印與注射成型原理
其次成型工藝不一樣，粘結劑噴射金屬3D打印采用陣列噴頭選擇性的噴射粘結劑固化而成，而MIM則采用模具注射成型。但是兩者的后處理工藝是相同的，均需要高溫燒結。燒結后，3D打印的零件致密度可以達到98%以上，與MIM工藝相近。但是由于MIM需要專門的脫脂過程，決定了不可能做很厚實的零件。
第三，粘結劑噴射金屬3D打印的制造步驟比MIM少。MIM需要開模，而粘結劑噴射金屬3D打印可以直接打印零件。因為對于小批量的加工速度明顯優于MIM工藝。并且，MIM的模具一旦加工完成，就不容易調整。所以在不增加費用的情況下，金屬3D打印可以進行多次迭代。
如何在粘結劑噴射金屬3D打印與MIM之間選擇?
大多數情況下，如何取舍，主要在于產量。對于原型制造和小批量生產，比如幾萬件，選擇前者是不錯的選擇。但是MIM在大批量生產時更具成本效益，比如幾十萬件以下可以選擇MIM工藝。
除了產量是決定性因素之外，還有其他的原因。
由于脫脂的限制，MIM不能做太大和厚實的零件。一般MIM零件的質量在500g以下范圍，所以對于大尺寸零件，傾向于選擇3D打印工藝。
注射成型和粘結劑噴射金屬3D打印的零件對比
此外，復雜的設計也傾向于選擇3D打印，因為MIM零件的幾何形狀受到脫模的限制。
兩種工藝在表面質量方面也存在差異。MIM 的表面光潔度略高，粗糙度約為1~2μm，粘結劑噴射金屬3D打印零件的表面粗糙度在3μ以上。對于具有較高裝配精度要求的，加工后期工藝需要采用CNC，既可以選擇注射成型也可以選擇3D打印。
展開 近十年MIM的產品應用Part VI：高爾夫球桿頭配件
最終在約10年前（2010年起），高爾夫球頭設計師們發現MIM工藝可以均能滿足上述要求條件，并能夠制作出與傳統鑄造(Casting)、精密鑄造、鍛造(Forging)或是壓鑄法（Die casting，液態金屬的制程）媲美甚至性能更佳的高爾夫球頭。
范例說明
圖3為網頁上輸入「MIM GLOF CULB」便可以找到的品牌高爾球具的廣告，并且直接注明該球頭的成型工藝便是采用我們熟悉的金屬粉末注射成型(MIM)，其中該公司更是直接把MIM設計成商標的一部分。各位讀者也能夠在網絡上搜尋介紹此產品的影片，并且重溫MIM工藝流程的影片。影片關鍵詞為MIM, process, Glof, Club輸入Youtube找尋，以下網址表示www.youtube.com/watch?v=9h_v5x9XHfk。
圖3：在網絡商店中售賣的MIM工藝制作的高爾夫球頭，制造公司并將MIM制作成為商標的部分表明采用金屬粉末注射成型完成，照片引用自www.globalgolf.com/golf-clubs/1053711-cobra-king-mim-classic-grind-wedge
Dr. Q并不在此重新敘述MIM工藝的優勢，但是部分讀者可能會問Dr. Q這么大的體積和重量MIM能夠燒得出來？產品不會龜裂還是變形？別忘記，本次Dr. Q是帶來跳脫3C產品零配件輕、薄、短、小，而是考慮如何制作較為重、厚、長、大的高爾夫球頭，在前幾期的專欄也有說到3C產品使用的厚重夾具，高爾夫球頭的挑戰顯然又比那一期的更為巨大。
展開 金屬粉末射出成型(MIM)
圖1：由邱博士修改自EPMA 的MIM 工藝流程圖
其中，主力成型設備是ACMT 協會和ASM 雜志經常提及的射出成型機（射出機、注塑機或稱啤機，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945 年二戰之后才開始大量的流行，但因為塑膠原料的進度使射出技術也日新月異的推進，而金屬射出成型自然是藉由射出技術所擴展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質就變得非常重要，正好我在學生生涯的學習都派上用場。
兩個靈魂──喂料與模具MIM 最重要的兩個靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機，這是近五年與邱博到處當顧問服務客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結劑（高分子聚合物），這是MIM 工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉液的特性，且此時液相的黏結劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動并填充到模具的模穴中，來獲得設計過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結劑成分的比例設計有絕對的關系。
表1：MIM 的粉末的品質控制（黃底為MIM 工廠應有的儀器）
表2：黏結劑與喂料的品質控制（黃底為MIM 工廠應有的儀器）
表1 與表2 顯示MIM 的金屬粉末、黏結劑與喂料組成應該注意的參數和判斷機制，以確保獲得最終產品的品質控制。由于一般的MIM 工廠不一定有這麼多的精密儀器，最好在採購物料時能夠要求供應商提供必要且即時性的報告（切勿使用過時的報告，批量間的差異會導致制程控制的不定性），并且自己廠內至少要有幾樣檢測儀器，才能確保MIM 喂料的品質。
展開 
金屬粉末射出成型(MIM)
圖1：由邱博士修改自EPMA的MIM工藝流程圖
其中，主力成型設備是ACMT協會和ASM雜志經常提及的射出成型機（射出機、注塑機或稱啤機，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945年二戰之后才開始大量的流行，但因為塑膠原料的進度使射出技術也日新月異的推進，而金屬射出成型自然是藉由射出技術所擴展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質就變得非常重要，正好我在學生生涯的學習都派上用場。
兩個靈魂──喂料與模具
MIM最重要的兩個靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機，這是近五年與邱博到處當顧問服務客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)
喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結劑（高分子聚合物），這是MIM工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉液的特性，且此時液相的黏結劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動并填充到模具的模穴中，來獲得設計過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結劑成分的比例設計有絕對的關系。
表1與表2顯示MIM的金屬粉末、黏結劑與喂料組成應該注意的參數和判斷機制，以確保獲得最終產品的質量控制。由于一般的MIM工廠不一定有這么多的精密儀器，最好在采購物料時能夠要求供應商提供必要且實時性的報告（切勿使用過時的報告，批量間的差異會導致制程控制的不定性），并且自己廠內至少要有幾樣檢測儀器，才能確保MIM喂料的質量。
展開 技術文章 | 金屬粉末射出成型(MIM)
圖1：由邱博士修改自EPMA 的MIM 工藝流程圖
其中，主力成型設備是ACMT 協會和ASM 雜志經常提及的射出成型機（射出機、注塑機或稱啤機，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945 年二戰之后才開始大量的流行，但因為塑膠原料的進度使射出技術也日新月異的推進，而金屬射出成型自然是藉由射出技術所擴展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質就變得非常重要，正好我在學生生涯的學習都派上用場。
兩個靈魂──喂料與模具MIM 最重要的兩個靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機，這是近五年與邱博到處當顧問服務客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結劑（高分子聚合物），這是MIM 工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉液的特性，且此時液相的黏結劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動并填充到模具的模穴中，來獲得設計過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結劑成分的比例設計有絕對的關系。
表1：MIM 的粉末的品質控制（黃底為MIM 工廠應有的儀器）
表2：黏結劑與喂料的品質控制（黃底為MIM 工廠應有的儀器）
表1 與表2 顯示MIM 的金屬粉末、黏結劑與喂料組成應該注意的參數和判斷機制，以確保獲得最終產品的品質控制。由于一般的MIM 工廠不一定有這麼多的精密儀器，最好在採購物料時能夠要求供應商提供必要且即時性的報告（切勿使用過時的報告，批量間的差異會導致制程控制的不定性），并且自己廠內至少要有幾樣檢測儀器，才能確保MIM 喂料的品質。
展開 Desktop Metal開始大批量粘結劑噴射3D打印316L不銹鋼零件
Production System平臺包含兩種打印機型號：
P-1（用于過程開發和批量生產的解決方案）
△P-1
P-50（用于最終用途零件的大尺寸批量生產解決方案）
△P-50
2021年，Production System將Desktop Metal工程粘合劑與開放材料平臺相結合，使客戶能夠使用與金屬注射成型（MIM）行業相同的低成本金屬粉末生產高性能零件。機器的惰性處理環境可以與多種材料兼容，包括現在合格的316L不銹鋼以及高性能合金，甚至是活性金屬，例如鋁（請參考帖子：Desktop Metal和UniformityLabs突破粘合劑噴射3D打印鋁技術）和鈦。南極熊全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com/已經收錄了這款產品，歡迎咨詢。
利用Single Pass Jetting?的金屬粘合劑制造技術
Desktop Metal的粘合劑噴射打印技術總體可分為三步：
1. 打印：使用雙向單程噴射，每一層的打印過程分為：粉末沉積、鋪展、壓實、彈道抑制和粘合劑噴射。一層一層地沉積金屬粉末和粘合劑，直到整個構建體被打印部分和周圍的松散粉末填滿為止。
△打印
2. 脫粉：構建完成后，將移除構建框，并用新框替換下一個構建。完整的成型箱被移至脫粉工位，在那里除去散粉，并準備好進行燒結的零件。
△脫粉
3. 燒結：脫粉的零件裝入工業爐中，在那里將它們加熱到接近熔化的溫度。除去剩余的粘合劑，金屬顆粒融合在一起，使零件致密。
展開 深入剖析為什么高檔品牌包的扣件與標牌設計如此重要？
近十年MIM的產品應用Part V：
高檔品牌包的扣件與標牌
■耀德講堂 / 邱耀弘 博士
楔子
有道是：「若想得知識，臺下十年功; 讀者要輕松，請花十分鐘“，來看看Dr. Q接下來連續數個月的系列專欄報告，充實一下金屬注射成型（MIM）產品的知識。專欄內容會盡量把文字縮減，并放入精彩的圖片，最后會在Dr. Q的2023年11月做一個總結。這些產品的內容包含以下：「Part I. 轉軸」、「Part II. 縫紉機配件」、「Part III. 菜刀與指甲刀」、「Part IV. 治具與工具」、「Part V. 高檔品牌包的扣件與標牌」、「Part VI. 高爾夫球桿頭配件」、「Part VII. 齒輪“。
Part V. 高檔品牌包的扣件與標牌
在1972年MIM工藝發明之后，金屬零件可以被如塑料注射一樣的制作出來，這引起金屬加工與塑料制品業的不小震驚與騷動！隨著MIM技術的推廣與時俱進，尤其是最近十年（2012-2022）在移動通訊的電子產品助攻之下，MIM技術和產品能見度大幅提高，且盛況空前。今天要談的對MIM工藝而言是比較亮眼奪目的零件──高檔品牌包的扣件與標牌，這是利用MIM成型復雜幾何形狀的能力，使著名品牌的皮具、皮件搭配造型獨有的標牌與扣具，并給予精細的高拋光甚至電鍍昂貴的黃金或鉑金，利用貴金屬外觀質感協助產品檔次更加提升，在高檔品牌已經成為一種設計流行，Dr. Q隨后說明。
設計理念
皮具是用皮革制成（包含天然獸皮、家畜皮與人工合成皮等）的家具或工具，如皮沙發、皮椅、皮床、皮包、皮鞭、皮手套等皮革制品的總稱呼，更廣義的來說皮具還可包括皮衣、皮鞋等廣泛皮革制品。本文較為關注的是小尺寸皮具如皮包、提包與皮箱，這些可隨身攜帶的皮具所搭配的金屬配件已經開始采用MIM制品，并已經成為主流技術。
展開 金屬3D打印服務將按公斤賣，不銹鋼零件可低至300元/公斤
基于FDM原理的金屬3D打印在材料和后期燒結方面幾乎跟金屬注射成型（MIM）完全相同，由于脫脂的限制，也就意味著只能加工小型零件。個人認為這種技術應該由MIM廠家作為一種補充工藝，在大批量加工之前進行打樣或小批量加工使用，因為金屬FDM可以和MIM工藝共用燒結脫脂爐，MIM廠家不需要另外購置。雖然金屬FDM打印技術也才進入商業化不久，但是我相信每個MIM廠家都會配備該裝備，只是該技術需要在速度和精度方面進行平衡，不能做到二者兼顧。
△粘結劑噴射金屬3D打印零件
而粘結劑噴射金屬3D打印技術具有速度快、成本低的顯著特點，是一種可以被普通加工工廠使用的金屬零件加工設備，目前算是起步階段，無論國內外，都處于在與應用匹配的階段。
目前金屬3D打印零件的價格
目前金屬3D打印零件服務市場幾乎都是采用SLM技術，少量采用DED技術，不銹鋼零件服務價格普遍在2元/克以上。這是由于材料和設備本身還很貴，加上零件通常需要后期熱處理以及去除支撐很麻煩，還有打印速度慢造成加工零件占用設備時間長等原因，造成成本高。
傳統的金屬零件加工影響加工的原因，主要是工藝復雜度和時間長短，比如數控加工，復雜點的零件基本都要上五軸，加工時長決定價格，材料消耗所占比例不大。所以不會以克來計算。
粘結劑噴射技術,讓金屬3D打印零件可按公斤賣
最有前途的是粘結劑噴射3D打印技術。2021年3月底，易制科技作為中國粘結劑噴射金屬3D打印技術的龍頭，通過南極熊，把自己的積累的經驗和技術開放出去，更多人參與進來一起做。
展開 金屬3D打印服務將按公斤賣，不銹鋼零件可低至300元/公斤
基于FDM原理的金屬3D打印在材料和后期燒結方面幾乎跟金屬注射成型（MIM）完全相同，由于脫脂的限制，也就意味著只能加工小型零件。個人認為這種技術應該由MIM廠家作為一種補充工藝，在大批量加工之前進行打樣或小批量加工使用，因為金屬FDM可以和MIM工藝共用燒結脫脂爐，MIM廠家不需要另外購置。雖然金屬FDM打印技術也才進入商業化不久，但是我相信每個MIM廠家都會配備該裝備，只是該技術需要在速度和精度方面進行平衡，不能做到二者兼顧。
△粘結劑噴射金屬3D打印零件
而粘結劑噴射金屬3D打印技術具有速度快、成本低的顯著特點，是一種可以被普通加工工廠使用的金屬零件加工設備，目前算是起步階段，無論國內外，都處于在與應用匹配的階段。
目前金屬3D打印零件的價格
目前金屬3D打印零件服務市場幾乎都是采用SLM技術，少量采用DED技術，不銹鋼零件服務價格普遍在2元/克以上。這是由于材料和設備本身還很貴，加上零件通常需要后期熱處理以及去除支撐很麻煩，還有打印速度慢造成加工零件占用設備時間長等原因，造成成本高。
傳統的金屬零件加工影響加工的原因，主要是工藝復雜度和時間長短，比如數控加工，復雜點的零件基本都要上五軸，加工時長決定價格，材料消耗所占比例不大。所以不會以克來計算。
粘結劑噴射技術,讓金屬3D打印零件可按公斤賣
最有前途的是粘結劑噴射3D打印技術。2021年3月底，易制科技作為中國粘結劑噴射金屬3D打印技術的龍頭，通過南極熊，把自己的積累的經驗和技術開放出去，更多人參與進來一起做。
展開 當我們在談桌面金屬3D打印的時候，我們在談什么？
引言：作為一種新型金屬3D打印工藝，間接金屬工藝在近兩年受到3D打印行業很大的關注。在formnext深圳展上，Raise3D再次展示了早前發布的全球首款第二代桌面金屬3D打印解決方案MetalFuse的核心——桌面金屬打印機Forge1。對比動輒數十萬的金屬SLM設備，5位數的價格，在讓不少觀眾和客戶動心的同時也產生了許多疑慮。
在formnext展會期間由南極熊特別組織了直播，讓網友犀利地提出問題，同時也邀請了金屬線材合作伙伴BASF的陳立博士和從事金屬注射成型（MIM）行業從業超過20年的兩位專家邱耀弘博士和張士榮來給各位答疑解憂。我們特別在展會后整理了當時提出的五個極為犀利的問題。
展開 
4140鋼，已實現粘合劑噴射 3D 打印制造
Production System將Desktop Metal工程粘合劑與開放材料平臺相結合，使客戶能夠使用與金屬注射成型(MIM) 相同的低成本金屬粉末生產高性能零件。惰性加工環境可與多種材料兼容，包括 4140 低合金鋼以及其他高性能合金，甚至鋁和鈦等活性金屬。
△Production System
如今，Production System平臺材料庫包括17-4 PH不銹鋼、316L不銹鋼和4140低合金鋼，均已通過Desktop Metal認證。平臺還支持多種符合客戶要求的材料，包括銀和金。Desktop Metal 還計劃在產品組合中添加其他金屬，包括工具鋼、不銹鋼、高溫合金、銅等。
粘合劑噴射基礎知識
市面上的粘合劑噴射系統大都采用與以下類似的工藝步驟：
1. 將新鮮粉末沉積在打印床上。這一步驟有多種方法可以實現，一些打印機使用所謂的“床到床”粉末計量：粉末從進料活塞供給，然后被推到打印床的頂部；或者，可以從上方計量粉末并且計量裝置平移穿過床以分配粉末。
2. 將剛沉積的粉末均勻地鋪在整個床上并稍微壓實。振動葉片和反向旋轉滾筒是實現這一典型方式的兩個例子。
3. 將粘合劑打印到粉床上。通常使用噴墨技術將粘合劑圖案化到床上：一個或多個噴墨打印頭組成一組噴嘴，可以將液滴精確噴射到需要粘合劑的位置。在這一步驟中，陣列至少在一個方向上穿過構建區域進行平移。如果噴墨陣列比構建盒短，或者如果打印頭的原始分辨率低于所需的打印分辨率，則需要在二維方向上平移噴墨噴嘴陣列完成打印。
4. 最后（可選）步驟是干燥或后處理含有濕粘合劑的打印床。
然后對下一層重復這些步驟，并重復過程直到構建完成。
展開 《Materials Design》：疲勞性能優異，且對雜質不敏感的鈦合金！
這種能迎合低凈度技術的耐雜質型合金設計的初步成果，有助于放寬對燒結增材制造和金屬注射成型加工鈦合金等敏感結構材料的工藝凈度要求。
入門級金屬3D打印機正在興起
方案利用間接金屬3D打印工藝，搭配Ultrafuse 316L和Ultrafuse 17-4PH與MIM設備兼容的特別版ideaMaker，能夠降低管理成本，解鎖批量生產能力。與CNC和SLM（選擇性激光熔化）等工藝相比，Metalfuse更節能、環保。據悉，Raise3D MetalFuse將于2022年面市。
△催化脫脂爐(D200-E) 和燒結爐 (S200-C) 用于對“綠色零件”進行后處理，方式類似于巴斯夫金屬注射成型 (MIM) 工藝。
3DGence為金屬注射成型企業加速制造
波蘭公司3DGence也在Formnext上首次展示了新型FFF金屬3D打印機ElementMP260和MP350。MP260是一款緊湊型機器，旨在成為金屬注射成型企業的原型選擇；而MP350是一款中型金屬工業打印機，提供打印、脫脂和燒結的完整系統。
△ElementMP260和MP350
ELEMENT MP260將加工兩種關鍵材料，包括316L不銹鋼。MP260X版本也將在發布時提供，并將與當前MIM技術中大多數可燒結長絲材料配合使用。打印機配備了增強型擠出系統、帶有材料檢測的硬化噴嘴以及專門的材料倉，使MP260成為當前MIM工藝的有力支持技術。而MP350則在M260基礎上擴大打印體積，且具有高通量、安全功能和更多的材料選擇。
Desktop Metal最小的金屬3D打印機Studio System
提到金屬3D打印，位于馬薩諸塞州伯靈頓的3D打印機制造商Desktop Metal不可不提。這家公司于2020年年底上市，并先后收購了兩個較大的競爭對手ExOne和EnvisionTEC。
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