A-MIM – componenti metallici complessi senza stampo

Con A-MIM (Additive MIM) la geometria si ottiene costruendo strato dopo strato un pezzo verde – un componente in polvere metallica, tenuta insieme inizialmente da un legante. Nella successiva sinterizzazione, un trattamento termico al di sotto della temperatura di fusione, le particelle metalliche si legano: il materiale si addensa fino a formare il grezzo metallico. Le superfici funzionali come accoppiamenti, filettature o sedi di tenuta vengono, se necessario, sottoposte a post-lavorazione.

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Per quali componenti è interessante A-MIM?

Tipici sono i componenti metallici da circa 10 × 10 × 10 mm fino a 150 × 100 × 80 mm, con un volume fino a circa 60 cm³ – in acciaio inox quindi fino a circa 470 g –, per i quali vale almeno uno dei seguenti punti:

La forma è complessa: canali interni, sottosquadri, nervature o tasche.
Oggi il componente è composto da più parti, che vengono unite o assemblate.
Oggi una gran parte del materiale di partenza viene asportata con lavorazioni meccaniche.
Esistono varianti o una famiglia di componenti per cui, per ogni esecuzione, uno stampo dedicato non è conveniente.

A-MIM diventa economicamente interessante di solito a partire da alcune centinaia di pezzi all'anno. Come intervallo di verifica indichiamo da 250 a 50.000 pezzi all'anno sull'intera famiglia di componenti. Per pezzi singoli e piccole quantità fino a circa 50 pezzi, la fusione laser è di solito più conveniente.

Tutti i valori sono indicativi, non limiti rigidi. Per le dimensioni contano l'ingombro, il peso durante la sinterizzazione e il ritiro – cioè la contrazione che si verifica nella sinterizzazione e che viene prevista fin dall'inizio.

Anche un progetto esistente è un buon punto di partenza. Se sia idoneo senza modifiche o se diventi più economico con degli adattamenti va verificato sul componente specifico.

Componenti piccoli e medi: tipici componenti A-MIM accanto a un calibro — Componenti fino a circa 150 × 100 × 80 mm

Per serie ripetute: molti componenti A-MIM identici su una piattaforma di costruzione — Serie ripetute e famiglie di componenti

Pianificare il ritiro: il pezzo verde, più grande, si contrae nella sinterizzazione fino al grezzo sinterizzato — Il pezzo verde è più grande del grezzo sinterizzato

Dove possono nascere i vantaggi

Geometrie complesse: sezione di un componente A-MIM con canali interni a percorso libero

Geometrie complesse e canali interni

Canali, sottosquadri e nervature si ottengono senza uno stampo aggiuntivo. La complessità non è comunque gratuita: processo di stampa, sfruttamento dell'ingombro, movimentazione, rimozione della polvere, sinterizzazione e post-lavorazione determinano l'impegno.

Integrare le funzioni: tre singole parti diventano un unico grezzo integrato

Riunire funzioni e componenti

Più parti di un gruppo diventano un unico grezzo. Punti di giunzione, montaggio e relativi controlli possono venire meno – il controllo del componente finito, ad esempio della tenuta, non viene meno automaticamente.

Varianti senza stampo: tre varianti di flangia che nascono solo da una modifica CAD

Varianti senza dover realizzare ogni volta un nuovo stampo

Una variante inizia come modifica CAD, non come nuovo utensile. A seconda della modifica, produzione e comportamento in sinterizzazione devono essere rivalutati.

Concetto illustrativo di componente A-MIM: corpo distributore in acciaio inox con cinque attacchi filettati e due linguette di fissaggio, solo le superfici funzionali sono lavorate

Meno asportazione di materiale, post-lavorazione mirata

Il grezzo nasce vicino alla forma finale. Si lavora per asportazione di truciolo dove la funzione lo richiede – questo fa risparmiare materiale e spesso serraggi rispetto alla lavorazione dal pieno.

Tre principi fondamentali

Pensare prima al grezzo: grezzo A-MIM con nervature, attacchi e linguette di fissaggio integrati

1

Progettare il grezzo in modo sensato

Inserire forma e funzioni nel grezzo là dove si risparmiano montaggio o lavorazione meccanica. Maggiori informazioni

Considerare la sinterizzazione: componente curvo appoggiato su un setter ceramico sagomato

2

Tenere conto della sinterizzazione

Durante la sinterizzazione il componente diventa temporaneamente tenero e subisce ritiro. La distribuzione delle masse e l'appoggio nel forno influenzano il risultato. Maggiori informazioni

Mantenere locale la rifinitura: solo il foro filettato e l'occhiello di fissaggio sono lavorati, il resto resta con la superficie del grezzo

3

Impiegare la post-lavorazione in modo mirato

Stabilire quali superfici richiedono una tolleranza più stretta o una finitura migliore di quanto offra la sinterizzazione. Maggiori informazioni

Orientamento: quando diventa più difficile

Con ciò non si esclude nulla – decisivo è il confronto dell'intera catena produttiva fino al componente pronto al montaggio. Conviene guardare più da vicino nel caso di componenti oltre circa 150 × 100 × 80 mm o 60 cm³, di parti molto piccole o filigranate, di forme che cedono nel forno, di tolleranze strette quasi ovunque, di semplici pezzi torniti e fresati, di quantità inferiori a circa 50 pezzi e a partire da circa 50.000 pezzi identici all'anno. Tutti i limiti con numeri e motivazioni

Se un componente sia idoneo in linea di principio , se un miglioramento costruttivo lo renda più economico e quale impostazione del processo richieda la produzione sono tre domande distinte. Che cosa significa