Le moulage par injection de métal peut simplifier la fabrication de pièces complexes

4 septembre 2020 Par Nancy Crotti

Le procédé MIM combine la flexibilité de conception du moulage par injection plastique avec la résistance et l'intégrité des métaux forgés.

Deepak Garg, Indo-MIM

(Image gracieuseté d'Indo-MIM)

Les fabricants de dispositifs médicaux conçoivent et développent des produits plus intelligents, plus légers et plus complexes en utilisant et en expérimentant des matériaux difficiles à usiner tels que l'acier inoxydable martensitique, austénitique et durci par précipitation, le titane et les alliages sans nickel.

Les instruments tels que les dissecteurs, les conchotomes, les couteaux, les scalpels et les écarteurs destinés aux chirurgies mini-invasives sont de plus en plus légers et offrent une plus grande liberté de mouvement, mais ils sont plus complexes.

Le moulage par injection de métal (MIM) répond aux défis de fabrication de pièces complexes pour dispositifs médicaux. La technologie MIM de mise en forme de filet a la capacité distinctive de produire des composants très complexes avec des détails de surface complexes et des textures personnalisées.

Avec le processus MIM, les pièces peuvent être fabriquées à l'aide d'une gamme de solutions de matériaux disponibles dans le commerce, notamment l'acier cémenté et revenu, l'acier à outils, l'acier inoxydable, les matériaux magnétiques, les alliages de tungstène et de titane pour des applications de résistance, d'usure et de corrosion.

Le moulage par injection de métal peut offrir des solutions innovantes, telles que la fabrication d'une pièce avec plusieurs matériaux, permettant le développement de la matière première à partir de poudres de matériaux pour obtenir des propriétés spécifiques, ayant une porosité dégradée, etc.

Différents matériaux conviennent mieux à certaines applications MIM qu’à d’autres. (Graphique gracieuseté d'Indo-MIM)

Il est particulièrement adapté à la production de volumes plus importants avec des alliages difficiles à usiner pour plus de solidité, de résistance à l'usure et à la corrosion. La durée de vie étendue du moule permet la reproduction de centaines de milliers de pièces tout en conservant la qualité. Il permet de réaliser d'importantes économies par rapport au prix des pièces, contribue à réduire le nombre de pièces et élimine le temps d'assemblage, car des caractéristiques complexes ou multiples d'une conception peuvent être incorporées dans une seule pièce.

Le processus MIM comprend quatre étapes de traitement uniques :

Le processus MIM commence par la préparation des matières premières, également connue sous le nom de mélange. Les poudres métalliques ultrafines sont mélangées à des liants thermoplastiques et cirés en quantité précise. Le mélange est mélangé et chauffé pour faire fondre les liants. La masse est refroidie puis granulée en granulés à écoulement libre (matière première) pour le moulage.

La matière première granulée est introduite dans une machine de moulage par injection où elle est chauffée et le liant fond avant que la matière première soit injectée dans la ou les cavités du moule sous haute pression. La pièce moulée (« pièce verte ») est laissée refroidir puis éjectée du moule. La partie verte est environ 20 % plus grande que la partie finale et est calculée avec précision pour compenser le retrait qui se produit lors du frittage.

Lors du déliantage ou de l'élimination du liant, l'extraction par solvant élimine la majeure partie du liant. La pièce (appelée désormais « pièce brune ») est désormais semi-poreuse, ce qui permet au liant restant de s'échapper facilement lors du frittage.

Les pièces sont chargées dans un four de frittage à atmosphère contrôlée qui les chauffe lentement pour chasser les liants restants. Une fois les liants évaporés, la pièce métallique est chauffée à une température plus élevée et les particules métalliques fusionnent. La pièce se rétrécit de manière isotrope jusqu'à ses dimensions conçues et se transforme en un solide dense. La partie frittée atteint >= 97 % de densité du matériau corroyé.

En fonction des exigences du client, certaines opérations telles que le frappe, l'usinage, le traitement thermique, la finition de surface, le placage et le revêtement peuvent être appliquées à la pièce frittée.

Les moules MIM peuvent durer jusqu'à 500 000 tirs pour produire des pièces avec une précision dimensionnelle hautement reproductible. Il permet de réaliser d'importantes économies par rapport aux processus de fabrication traditionnels et peut éliminer les processus d'assemblage, car le MIM peut remplacer un assemblage de pièces par un seul composant.

Deepak Garg est directeur principal du développement commercial chez Indo-MIM. Il est titulaire d'une maîtrise en technologie de l'ingénierie et en administration des affaires et possède plus de 20 ans d'expérience dans la fabrication, la fixation et l'installation de composants mécaniques, les matériaux, le traitement de surface et le moulage par injection métal/céramique.