Fokus. Pulver-Spritzgießen. Wirtschaftliche Lösungen für Metall- oder Keramikteile.

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1 Fokus Pulver-Spritzgießen Wirtschaftliche Lösungen für Metall- oder Keramikteile

2 Auf einen Blick Beispiel Brenner für HID-Lampen: Keramik-Spritzgießen ermöglicht effizientere Fertigung kleinerer Bauteile bei gleicher Leistung. In nahezu allen Branchen wächst der Bedarf an hochbelastbaren und präzisen Bauteilen. Mit dem Spritzgießen von Pulverwerkstoffen (PIM) haben Sie Zugriff auf eine Technologie, die Ihnen neue Gestaltungsmöglichkeiten für hochkomplexe Bauteile aus Metall (MIM) oder Keramik (CIM) bietet. Qualitativ gleichbleibend hochwertige Artikel mit Details im Mikrometerbereich stellen Sie damit in Serie her. Der große Vorteil: die Freiheit in der Formgebung. Das Pulver-Spritzgießen erlaubt wie kein zweites Verfahren eine endkonturnahe Fertigung, auch mit Innengewinden, schwierigen Hinterschnitten, Verzahnungen und Freiformflächen. PIM-Teile weisen vergleichbare mechanische und stoffliche Eigenschaften wie konventionelle Metall- und Keramikteile auf. Eine Zukunftstechnologie mit hoher Wertschöpfung Einsteigen lohnt sich! Kompetente Beratung über gesamte Prozesskette Pulver Binder Feedstock aufbereiten Angüsse brechen Feedstock Spritzgießen Grünling Entbindern Braunling Einmaliges ARBURG Dienstleistungsspektrum Sintern Nachbearbeiten Fertigteil

3 Beispiel Laptop-Verschlüsse: Durch den Einsatz des Metall-Spritzgießens lassen sich hochbelastbare Bauteile mit beliebiger Geometrie in großen Stückzahlen herstellen. Spritzgießpotenziale ausschöpfen Mit der PIM-Technologie lassen sich komplexe Bauteile in hohen Stückzahlen in Serie fertigen. Dabei ist der Fertigungsprozess hochautomatisierbar, die Produktion lässt sich schnell auf andere Produkte umrüsten. Genauso flexibel funktioniert die ARBURG Spritzgießtechnik: Mit modularen ALLROUNDERn von hydraulisch bis elektrisch Mit aufgabenorientierten Ausstattungsvarianten z. B. zur Mehrkomponententechnik Mit entsprechenden pulverspezifischen Anpassungen bei den Spritzeinheiten hinsichtlich Geometrie und Verschleißfestigkeit Daraus und durch eine enge Kooperation mit führenden Herstellern von Material, Werkzeugen und Ofentechnik entwickeln sich bei ARBURG individuelle, anwendungsspezifisch optimale Lösungen. Qualität sicher umsetzen Mit der frei programmierbaren SELOGICA Steuerung an allen ALLROUNDERn lässt sich auch in der PIM-Verarbeitung höchste Qualität dauerhaft umsetzen. Dafür sorgen nicht nur die lagegeregelte Schnecke, sondern auch die vollständig integrierte Robottechnik für eine schonende Handhabung der empfindlichen Formteile den sogenannten Grünlingen. Funktionen wie Spritzprägen und Evakuieren sorgen darüber hinaus für hohe Prozessstabilität und Reproduziergenauigkeit. Die grafischen Symbole sowie die direkte Plausibilitätsprüfung während der Ablaufprogrammierung bringen viel Übersicht, die Einrichtung auch komplexer Produktionsvorgänge bleibt einfach. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten, mit denen sich die Produktionsprozesse optimieren, überwachen und auch dokumentieren lassen. Auf umfassende Unterstützung verlassen ARBURG gehört auch in der Pulververarbeitung zu den Pionieren auf dem Markt. Deshalb können Kunden auf ein entsprechend umfangreiches Beratungs-, Technik- und Dienstleistungsangebot über die gesamte Prozesskette hinweg bauen. Dafür sorgt ein abteilungsübergreifendes Team aus PIM-Spezialisten das weltweit bereits mehrere hundert Anlagen realisiert hat. Von der Materialauswahl und -aufbereitung über die spritzteilgerechte Gestaltung sowie die individuelle Maschinen- und Werkzeugauslegung bis hin zum Entbinder- und Sinterprozess reicht der Betreuungsbogen. Ob Prozessoptimierung, Material- oder Werkzeugtests: Im eigenen Pulverlabor lassen sich kundenspezifische Versuche durchführen oder Musterteile fertigen. Ins Detail gehende Schulungskurse runden das einmalige Dienstleistungsspektrum ab

4 Mehrstufig: der Fertigungsprozess Nennmaß mm < >60 Toleranz +/- mm+/- 0,05 0,06 0,075 0,15 0,25 0,5% vom Nennmaß Höchst präzise: mit dem Pulver-Spritzgießen kleinste Toleranzen einhalten. Perfekt aufbereitet: Pulvermerkmale entscheidend für Prozess und Bauteil. Exakt konturiert: Spritzgießen maßgebend für spätere Qualität der Bauteile. Zerspanungstechnik? Presstechnik? Mit den bisherigen Herstellverfahren lassen sich Ihre Produktideen nicht mehr kosteneffizient in hohen Stückzahlen umsetzen. Deshalb sollten Sie sich näher mit dem Pulver-Spritzgießen beschäftigen. Durch diese Alternative schaffen Sie sich eine nahezu grenzenlose Gestaltungsfreiheit für Ihre Bauteile, arbeiten weitgehend abfallfrei und erreichen eine hohe Oberflächengüte sowie Maßhaltigkeit. Damit entfällt eine zeit- und kostenintensive Nachbearbeitung. Hochwirtschaftlich und effizient wird Ihre Fertigung durch die umfassende Verkettung aller Prozessschritte. Damit stellen Sie auch Ihre PIM-Teile her, wie Sie es immer erwarten: Sicher, einwandfrei und reibungslos. Feedstock aufbereiten: Pulver mit Binder mischen Prinzipiell können alle feinkörnigen, sinterfähigen Pulver mit einem passenden Binder auf Kunststoffbasis gemischt und auf Spritzgießmaschinen verarbeitet werden. Beim Mischen werden Binder und Pulver zu einer homogenen Masse, dem Feedstock, aufbereitet. Die Auswahl an Pulverwerkstoffen ist groß: Neben Oxidkeramiken und Stählen sind zum Beispiel auch Hart- und Edelmetalle sowie Cermets einsetzbar. Materialhersteller bieten eine ständig wachsende Auswahl spritzgießfähiger Feedstocks für Metall und Keramik an, darunter etwa auch magnetische Varianten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, kundenspezifische Feedstocks entwickeln und produzieren zu lassen. Spritzgießen: Formteil herstellen Zum Spritzgießen von Pulverwerkstoffen kommt eine ähnliche Werkzeug- und Verfahrenstechnik zum Einsatz wie bei der Kunststoffverarbeitung. Der Binderanteil des Feedstocks wird unter Temperatureinwirkung in der Spritzeinheit aufgeschmolzen und mit hohem Druck in das Werkzeug eingespritzt. Um das erstarrte Formteil den sogenannten Grünling ohne Beschädigung aus dem Werkzeug zu entnehmen, kommen meist Robot-Systeme zum Einsatz. Material- und Werkzeugwechsel lassen sich in kurzer Zeit durchführen. So ist eine bedarfsorientierte Herstellung (just in time) ebenso möglich wie auch eine bedienarme Serienproduktion durch entsprechende Automatisierung

5 PIM-Labor Um Interessenten den gesamten Ablauf des Pulver-Spritzgießens praktisch vorführen zu können, verfügt ARBURG über ein einzigartiges PIM-Labor. Indivduell entbindert: je nach Binder und Formteil in passendem Milleu. Entbindern: Kunststoff entfernen Beim Entbindern wird der Kunststoffanteil durch katalytische Verfahren, Lösung (z. B. Wasser oder Aceton) oder thermische Zersetzung aus dem Grünling entfernt. Dieser Vorgang kann durch geeignete Prozessführung effektiv unterstützt werden. Durch das Entfernen des Binders wird das Spritzteil zum sogenannten Braunling. In diesem Zustand sind die Teile porös, empfindlich und nur wenig stabil. Die Anlagen zum Entbindern müssen je nach verwendetem Bindersystem angepasst werden. Hochwertig gesintert: Formteile schwinden isotrop, d. h. in alle Richtungen gleich. Sintern: mechanisch stabil verbinden Um die Partikel des Braunlings fest miteinander zu verbinden, wird das Teil durch weitere Wärmezufuhr gesintert. Dazu müssen eine bestimmte Ofenatmosphäre und Temperatur-Zeit-Profile eingehalten werden. Durch Diffusion, und/ oder Bildung von Flüssigphasen und Kornwachstum entsteht das endgültige, um 15 bis 25 % verdichtete Formteil. Spritzgegossene Sinterteile zeichnen sich durch Homogenität sowie eine hohe Materialdichte aus. Feine Pulver und geeignete Werkzeugtechnik ermöglichen hervorragende Oberflächenqualitäten und minimale Toleranzen. Hier können alle wichtigen Verfahrensschritte von der Feedstockmischung und -erprobung über die Aufbereitung und das Spritzgießen bis hin zum Entbindern und Sintern der Spritzteile unter Praxisbedingungen getestet werden. Hinzu kommt eine detaillierte Beratung durch erfahrene Spezialisten beispielsweise zu geeigneten Pulver-Binder-Mischungen sowie zur Grünteilfertigung, zu nachgeordneten Maßnahmen, aber auch zur Maschinenund Werkzeugauslegung. Mit eigenen Werkzeugen können verschiedene Teile probegespritzt werden. Feedstockmischungen entwickelt und erprobt ARBURG für Kunden ebenfalls. Zur Optimierung des Einzugsverhaltens kann der Feedstock zu einem gleichmäßigen Granulat verarbeitet werden. Schließlich ist das PIM-Labor auch mit den notwendigen Anlagen ausgerüstet, um alle zur Zeit am Markt bekannten Entbinder- sowie Sinterverfahren durchführen zu können

6 Grenzenlos: die Möglichkeiten modularer Maschin Effektiv gespart: verlängerte Düsen sorgen für kurze Angüsse. Hochverschleißfest: pulverspezifische Rückstromsperren. Das Spritzgießen von Keramik- oder Metallpulvern unterscheidet sich im Grunde nicht vom Verarbeiten von gefüllten Kunststoffen. Das gilt vor allem für eine durchgängig hochwertige Serienproduktion. Denn Fehler am Formteil, wie z. B. Risse, sind durch das nachgeordnete Entbindern und Sintern nicht mehr zu beheben. Deshalb legen wir größten Wert auf eine reproduzierbare, qualitativ einwandfreie Spritzgießfertigung. Denn nur auf diese Weise sind Sie als PIM-Anwender auf der sicheren Seite und Ihre Produktion in trockenen Tüchern. Basis: reproduziergenaues Arbeiten Die Schließeinheiten sorgen durch ihre Drei- Platten-Technik mit Vier-Säulen-Führung und zentraler Krafteinleitung sowie ihre servogeregelten Werkzeugbewegungen für eine präzise Abformung, einen schonenden Werkzeug-Einsatz und eine exakte Positionierung. Die hochpräzise Technik wirkt Gratbildungen effektiv entgegen. Je nach Anforderung können wahlweise entweder hydraulische oder elektrische Maschinen eingesetzt werden. Eine reproduzierbare Formfüllung und besonders hohe Spritzteilqualität wird durch die einzigartige Lageregelung der Schnecken erreicht. Das sorgt für minimalen Ausschuss. Wichtig: angepasste Plastifizierung Die Rückstromsperre kann bei ARBURG auf die jeweilige Korngröße der Pulver ausgelegt werden und stellt so eine hohe Prozessstabilität auch bei groben Pulvern sicher. Die Geometrie der PIM-Schnecken ist immer auf die erforderliche geringe Kompression abgestimmt. Eine Überhitzung und Zersetzung der Feedstocks wird so zuverlässig verhindert. Effektive Pulververarbeitung Angüsse werden über eine verlängerte PIM-Düse kurz gehalten. Der teure Feedstock wird optimal genutzt, die Formteile gleichzeitig immer perfekt verdichtet. Wegen der abrasiven Eigenschaften der Pulver-Binder-Schmelze ist die Spritzeinheit hochverschleißfest ausgeführt. Ein wirtschaftliches Arbeiten mit kurzen Rüstzeiten ist auch bei komplexen Fertigungsprozessen wichtig. An den ALLROUNDERn ist dies z. B. durch den einfachen Austausch von Zylindermodul und Schnecke über die schwenkbare Spritzeinheit sowie die zentrale Kopplung aller Versorgungsanschlüsse der Zylindermodule erreichbar. Weitere Informationen: Prospekt Hydraulische ALLROUNDER Prospekt Elektrische ALLROUNDER

7 entechnik PIM-Paket Die notwendige Basisausstattung zur optimalen Verarbeitung von Pulverwerkstoffen hat ARBURG in einem Paket zusammengefasst. Dazu gehören serienmäßig: Individuell angepasst: Evakuieren der Werkzeuge mit modularer Vakuumtechnik. Vielfältige Erweiterungen Alle ALLROUNDER sind grundsätzlich auch für die Pulververarbeitung geeignet. Individuell anpassen lassen sich die Maschinen durch unterschiedliche hydraulisch-elektrische Ausbaustufen flexibel kombinierbare Spritzund Schließeinheiten die wahlweise Anordnung der Spritzeinheiten, etwa zum Mehrkomponenten-Spritzgießen Vorsichtig gehandhabt: schonende Entnahme mit Robot-System. aufgabenspezifische Ausstattungspakete, etwa für die Gasinnendrucktechnik oder zum Hinterspritzen von Grünfolien. Exakt auf die Anwendungen abgestimmte Komplettlösungen entstehen durch integrierte Peripherie und Automation, bspw. zur Teileentnahme und -ablage. MIM- oder CIM-Zylindermodul mit spezifischer Auslegung der Rückstromsperre Verlängerte PIM-Düsen Lagegeregelte Schnecke Zusätzlicher Düsenheizkreis Schnittstellen für Vakuumeinrichtungen SELOGICA Funktionserweiterungen Darüber hinaus gibt es zusätzliche Ausbaumöglichkeiten. Dazu zählen: Vakuumeinrichtungen Robot-Systeme mit unterschiedlicher Kinematik Universelles Spritzprägen über Auswerfer oder Kernzug

8 Offen für alle Anforderungen: die SELOGICA Steuer Anwenderfreundlich: Robot- und Maschinenablauf gleichzeitig im Blick. 1 Sicheres Evakuieren Eine wichtige Technik für die Pulververarbeitung ist das Evakuieren des Werkzeugs vor dem Einspritzen. Dadurch werden Lufteinschlüsse, Bindenahtprobleme sowie Bindermigrationen vermieden und eine komplette Formfüllung mit gleichmäßigem Füllverhalten sichergestellt. Mit einer eigenen Symbolik lässt sich das Evakuieren sehr flexibel programmieren, wobei die Einbindung aller gängigen Vakuumkonzepte möglich ist. Darüber hinaus nutzt die SELOGICA die Signale von Vakuumeinrichtungen auch zur Prozess- und Qualitätssteuerung. Letztlich gelingt damit auch eine transparente Kontrolle sowie Dokumentation des gesamten Evakuierverlaufs direkt am Steuerungsbildschirm. Anspruchsvolle Maschinen-, Werkzeugund Robottechnik gemeinsam im Griff zu behalten das ist die Domäne der SELOGICA. Mit diesem Einstell- und Kontrollsystem können Sie einfache wie komplexe Spritzgießprozesse schnell rüsten, intuitiv bedienen und gesichert optimieren. Mit einem Wort: zentral managen. Alle technischen Features der SELOGICA wie etwa der grafische Ablaufeditor sind ideal auch zur Verarbeitung von Pulverwerkstoffen geeignet und darauf ausgerichtet, den Bedienprozess noch schneller, sicherer und komfortabler umzusetzen. Auch hier bietet Ihnen ARBURG entscheidende Anwendungsvorteile: Denn alle notwendigen Funktionen für eine qualitativ hochwertige und wirtschaftliche Teileproduktion haben wir bereits in die SELOGICA integriert. 1 Weitere Informationen: Prospekt SELOGICA Steuerung

9 ung Highlights 2 Universelles Spritzprägen Eine wichtige Funktion für eine gerichtete Formfüllung ohne Freistrahlbildung ist das Spritzprägen. Dabei werden Auswerfer oder Kernzüge während dem Einspritzen aktiv bewegt. Über die SELOGICA ist der Prägeablauf sowohl geregelt als auch frei programmierbar, etwa durch die individuelle Auswahl der Startbedingungen. 3 Voll integrierte Peripherie Die Steuerungszentrale SELOGICA integriert alle notwendigen Peripheriegeräte, etwa Robot-Systeme. Alle Vorgänge sind für eine besonders schonende Teilehandhabung abhängig von und synchron zu den Maschinenbewegungen programmierbar. Als Teil des Gesamtablaufs, erscheinen sie im Ablauf editor mit eigenen Symbolen und lassen sich zentral überwachen. Steuerungszentrale für die gesamte Spritzgießtechnik Übersichtliche Ablaufprogrammierung mit grafischen Symbolen Direkte Plausibilitätsprüfung Freie Programmierbarkeit der Produktionsabläufe Gemeinsamer Datensatz für komplette Produktionseinheit Temperaturregelung im Schaltschrank mit Wasserkühlung Voll integrierte Peripherie 3 Sicheres Evakuieren 2 Universelles Spritzprägen

10 Anwendungsbeispiele 1 2 Hohe Zuverlässigkeit: stabile und sichere Serienproduktion mit PIM-Systemlösungen von ARBURG. Auf die Spitze getrieben: Keramik-Ferrule mit engsten Toleranzen spritzgießen. Das Pulver-Spritzgießen gibt Ihnen durch die hohe Gestaltungsfreiheit der Teile, die breite Auswahl unterschiedlicher Werkstoffe und vor allem auch aufgrund der Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses ein ideales Verfahren an die Hand, um komplexe Bauteile aus Metall (MIM) oder Keramik (CIM) effektiv umzusetzen. Darüber hinaus erweitern Technologien wie das Mehrkomponenten-Spritzgießen die Bandbreite der möglichen Anwendungen. Neben unserer ausgereiften und innovativen Technik von der Standard- bis hin zur Systemlösung können Sie sich aber auch auf unser umfassendes anwendungstechnisches Know-how verlassen. Und zwar immer dann, wenn Sie es brauchen. Ganz individuell für beste, wirtschaftliche Lösungen. 1 MIM für Verbrennungsmotoren Wie leistungsfähig das Spritzgießen von Pulverwerkstoffen aus Metall inzwischen ist, zeigen hochzähe, hochfeste Zwischenhebel, die in der Ventilsteuerung (Valvetronic) eines BMW-Sechszylindermotors zum Einsatz kommen. Gerade am Beispiel dieser Produktion lassen sich die Vorteile der ALLROUNDER Spritzgießtechnik besonders gut aufzeigen. Der Fertigungsprozess läuft äußerst stabil und auch im Schichtbetrieb sehr zuverlässig. Das ermöglicht eine qualitativ hochwertige Null-Fehler-Produktion. Die Spritzeinheit ist auf die speziellen Bedürfnisse des MIM-Verfahrens abgestimmt. Ein kompetenter Service, der bei Bedarf schnell zur Verfügung steht, rundet das Dienstleistungsangebot von ARBURG ab. 2 CIM mit minimalen Toleranzen Keramische Ferrule werden bei der Verbindung von Glasfaserbündeln zur Datenübertragung eingesetzt. Für die Qualität der Bauteile ist dabei die Konzentrizität und die hochgenaue Ausführung der nur 0,125 mm großen Durchgangsbohrung entscheidend. Im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren können die Ferrule durch das Pulver- Spritzgießen mit einem hydraulischen ALLROUNDER wesentlich präziser gefertigt werden. Hier kann die lagegeregelte Schnecke von ARBURG ihre Vorteile voll ausspielen. Bezüglich der Konzentrizität sind Toleranzen von ±10 μm erreichbar, wobei der Aufwand für die Nachbearbeitung auf ein Minimum reduziert wird. Die Teileentnahme über das Robot-System MULTILIFT H bringt zusätzliche Prozesssicherheit

11 3 4 5 Dreifache Kombination: Auch mehrere Materialien lassen sich zusammen verarbeiten. Große Freiheit: Feedstocks lassen sich individuell entwickeln und in Form bringen. Feuer und Flamme: Erst beim Sintern werden die Werkstoffeigenschaften erreicht. 3 Bewegliches Metallgelenk Das Mehrkomponenten-Spritzgießen ermöglicht es, auch mehrere Pulverwerkstoffe in einem Bauteil zu kombinieren. Dabei lässt sich das unterschiedliche Schwindungsverhalten der Materialien beim Sintern nutzen, um unlösbare bewegliche Verbindungen zu realisieren, die konventionell so nicht herstellbar gewesen wären. Das Kugelgelenk wird auf einem Drei-Komponenten ALLROUNDER produziert. Die dritte Komponente dient hier nur zur Stabilisierung des Grünlings und wird nach dem Sintern entfernt. Die drei Spritzeinheiten sowie sämtliche Werkzeug- und Robotabläufe lassen sich vollständig in die zentrale SELOGICA Steuerung integrieren. 4 Mahlscheibe aus Keramik Auch die rationelle Fertigung technischer Keramikteile wie etwa für Mahlwerke können durch das Pulver-Spritzgießen umgesetzt werden. Bei den spritzgegossenen Bauteilen lassen sich engere Toleranzen realisieren, was wiederum den Kaffeeverbrauch pro Tasse reduziert. Für die Herstellung der Keramikmahlscheiben wird der aufgeschmolzene Feedstock mit einem abgestuften Profil in das Werk zeug eingespritzt. Die Parameter sind dabei speziell auf das zu fertigende Bauteil abgestimmt. Ein MULTILIFT Robot-System entnimmt die Mahlscheiben und legt sie geordnet auf Entbinder- beziehungsweise Sintertrays ab. Der Gesamtzyklus dauert lediglich zwischen 15 und 25 Sekunden. 5 Radiusfräser aus Hartmetall Hartmetall-Werkzeuge können ohne Beschränkungen der Formteilgeometrie nur durch die Pulververarbeitung hergestellt werden. Das Spritzgießen ermöglicht die Produktion des Radiusfräsers und die gleichzeitige Entformung eines Innengewindes zum Aufschrauben als Wegwerfkrone auf einen Schaft problemlos. Die Fertigung ist vollautomatisch zeit- und kostensparend möglich. Durch die sehr kurzen Angüsse kann darüber hinaus materialsparend gearbeitet werden. Verschiedenste Schneidegeometrien lassen sich durch den einfachen Austausch von Wechseleinsätzen im Werkzeug realisieren. Durch das PIM-Verfahren ist nur noch das Nachschleifen von Passungen und Schneiden erforderlich

12 Säulenabstände von 170 x 170 bis 920 x 920 mm Schließkräfte von 125 bis kn Spritzeinheiten von 30 bis 4600 (nach EUROMAP) ARBURG GmbH + Co KG Arthur-Hehl-Straße Loßburg Tel.: contact@arburg.com Mit Standorten in Europa: Deutschland, Belgien, Dänemark, Frankreich, Großbritannien, Italien, Niederlande, Österreich, Polen, Schweiz, Slowakei, Spanien, Tschechische Republik, Türkei, Ungarn Asien: VR China, Indonesien, Malaysia, Singapur, Taiwan, Thailand, Vereinigte Arabische Emirate Amerika: Brasilien, Mexiko, USA Mehr Informationen finden Sie unter ARBURG GmbH + Co KG Diese Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung von ARBURG. Alle Angaben und technischen Informationen wurden mit größter Sorgfalt zusammengestellt, jedoch können wir keine Gewähr für die Richtigkeit übernehmen. Einzelne Abbildungen und Informationen können vom tatsächlichen Auslieferungszustand der Maschine abweichen. Maßgeblich für die Aufstellung und den Betrieb der Maschine ist die jeweils gültige Betriebsanleitung. ARBURG GmbH + Co KG DIN EN ISO zertifiziert _DE_ Änderungen vorbehalten Gedruckt in Deutschland