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案例|利用金属粘结剂喷射加速 MIM 原型开发

发布时间:2024-03-12


面临的挑战


PTI Tech 是精密注塑部件的全球合约制造商,专门从事工程聚合物和金属注射成型 (MIM)。在后一种工艺中,粉末状金属与粘合剂混合,然后在高压下注入模腔。"绿色 "部件必须经过脱脂和烧结工序,才能生产出高质量、高密度的金属部件。


PTI Tech 公司专门为航空航天、国防、医疗设备和高端工业应用等关键任务行业生产复杂的高精度零件。PTI 通过可制造性设计 (DFM) 流程运行客户的零件设计,以确保使用塑料或金属注塑成型工艺生产这些零件具有成本效益。


一家大型电梯制造商使用的按钮盖和按钮体是由不锈钢制成的塑料包覆成型组件。使用强消毒剂进行清洁时,塑料螺纹会开裂和老化。该制造商急需重新设计按钮体和按钮盖,使用 316L 不锈钢作为更耐用的全金属组件。


该公司需要尽快将这些部件推向市场,以便在现场对现有电梯进行改装。按钮主体设计有一对柔性固定片,需要足够薄,可以用手弯曲,但又能保持形状而不开裂。


PTI Tech 需要一种制造技术,能够生产出一系列具有生产代表性的零件,供客户用于测试和设计验证。这些零件需要在加工和物理特性上与 MIM 生产的零件相似,这样 PTI Tech 才能在制造生产模具之前完成设计。


"我们使用粘合剂喷射部件实现的收缩率和最终密度与金属注塑部件非常相似"。- Gaetano Mariella 首席技术官




                                                                            光学传感器下加工的电梯按钮体,以供检查



解决方案


金属粘合剂喷射和金属注射成型有一些相似之处: 根据 PTI Tech 公司的一份报告,它们都是烧结金属粉末工艺,生产出的零件具有相似的机械性能。它们在烧结过程中也表现出相似的收缩行为。


PTI Tech 公司选择 Markforged 粘结剂喷射工艺来快速生产一系列电梯按钮组件原型,供客户测试。据 PTI Tech 总裁 Neal Goldenberg 称,它生产的零件在烧结过程中的收缩率、密度和表面光洁度与使用金属注射成型生产的零件相似。该零件符合强调与最终 MIM 零件相当的要求。柔性标签和一些薄壁特征满足了 PTI 对耐用性的要求,确保在现场安装时不会断裂。


如果没有金属粘合剂喷射,PTI Tech 将需要制造一系列预生产成型工具,以测试一系列片材厚度和其他零件设计变量。Goldenberg 强调说,这将需要长达 16 周的时间,每次迭代都需要制造新的工具。有了金属粘结剂喷射技术,PTI Tech 就能进行彻底的 DFM 流程,并在短短四周内向客户交付多轮 275-300 个预生产零件进行测试,而且不需要任何工具。


客户的工程团队能够进行功能测试和破坏性测试。他们还能够分析原型零件的结构性能,并对其美观度和尺寸进行调整,而无需投资固定模具。一旦设计完成,客户就能更有信心地订购 MIM 模具。


PTI Tech 团队估计,由于省去了这些步骤,使用粘结剂喷射生产功能原型节省了六位数以上的成本,并缩短了几个月的开发时间。这一快速开发流程满足了制造商快速向现场交付这些改装部件的需求。这也巩固了 PTI Tech 在短时间内提供令客户满意的高质量部件的声誉。这也让客户对 PTI 在紧急期限内交付生产部件的能力更有信心。



未 来



PTI Tech 的许多任务都是具有挑战性的零件制造,需要深入思考和广泛解决问题。快速制造一系列 MIM 代表性原型的能力使其团队能够测试想法,并以比加工零件或制造预生产 MIM 模具更快的速度迭代出解决方案。


在切割钢材制造金属生产工具之前,这一流程还能让 PTI Tech 团队对其模具设计更有信心,同时降低风险。


由于金属粘合剂喷射能如此快速地为 PTI Tech 客户提供生产前准备就绪的零件,PTI Tech 相信它很快就能代替机械加工,为许多客户制造原型零件。粘结剂喷射还可用于有限的桥式生产,这样客户就可以在制造生产工具的同时开始组装。此外,在金属注射成型的模具成本可能过高的情况下,粘结剂喷射还可用于生产小批量终端零件。考虑到电梯按钮项目所节省的时间和成本,PTI 毫无疑问,粘结剂喷射为 PTI Tech 及其客户带来了显著的竞争优势。



“粘结剂喷射使我们能够缩短开发时间,并行测试多个想法,最终确定零件设计并直接投入生产模具"。- Neal Goldenberg 总裁



                                                                                    已组装、加工和烧结的电梯按钮体(从左到右)