Anlagentechnik: Spritzgussentbinderung

Pulverspritzgießen (Powder Injection Moulding) ist ein Spritzgussverfahren zur Herstellung komplexer Bauteile; insbesondere im Bereich der Keramik- bzw. Metallbauteilherstellung.

Der Entbinderungsprozess stellt dabei einen zentralen Verfahrensschritt innerhalb der Prozesskette dar und kann mit unserem System entweder mittels Einsatz von Lösungsmitteln oder Wasser erfolgen.

 

1. Grundwissen: Pulverspritzgießen

Mittels PIM-Technologie (Powder Injection Moulding) werden Metall- und Keramikbauteile (MIM: Metal Injection Moulding, CIM: Ceramic Injection Moulding) im Spritzgießverfahren hergestellt.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Möglichkeit für größere Stückzahlen und/ oder technisch anspruchsvolle Teile ein effizientes Fertigungsverfahren, unter hervorragender Einhaltung vorgegebener Toleranzen, zu verwirklichen.

 

2. Der Prozess des Pulverspritzgießens verläuft in vier Phasen:

01
Materialaufbereitung

Zunächst wird Keramik- oder Metallpulver mit organischem Binder homogenisiert, so dass die Pulverpartikel mit dem Binder ummantelt sind. Die dadurch entstandene Masse wird als Pulverspritzgießmasse (oder "Feedstock") bezeichnet. 

02
Formgebung

In dieser Phase wird die Pulverspritzgießmasse in flüssigkeitstemperierte Stahlwerkzeuge eingespritzt. Nach der Erstarrung werden die sog. Grünlingen aus dem Werkzeug entnommen.
 

03
Entbinderung

In der Entbinderungs-Phase werden die in Phase 1 zugeführten Binder aus den Grünlingen entfernt. Dies geschieht durch spezielle Lösemittel (auch mit Wasser möglich) und deren Extraktion mittels unserer Anlagen. 

a

Nach Bestückung des Entbinderungsreaktors mit den Bauteilen ("Grünlingen" ) wird dieser zunächst mittels Vakuumeinheit evakuiert. Ist der vorgegebene Vakuumwert erreicht wird die Reaktorkammer mit Lösungsmittel geflutet.

b

Durch das beheizte Lösemittel wird während des Entbinderungsprozesses das Bindemittel im Umwälzverfahren aus den Grünlingen gelöst.
 

c

Zur Emissionsminimierung wird das Lösungsmittel während des Entleerprozesses gekühlt. Bei Entbinderungsende wird das Lösemittel in einen integrierten Puffertank entleert.
 

d

Im darauffolgenden Trocknungsprozess werden die Bauteile mittels Inertgasspülung unter Vakuum getrocknet. Hierbei entstehende Lösemittelemissionen kondensieren in einem speziellen Wärmetauscher und werden dem Prozess wieder zugeführt.

e

Im letzten Prozessschritt erfolgt die Vakuumdestillation des mit Bindemittel verschmutzten Lösungsmittels (auch mit Wasser möglich), so dass dieses anschließend für einen erneuten Entbinderungsprozess wiederverwendet werden kann.

04
Sinterung

Die nach der Entbinderung als "Braunlinge" bezeichneten, porösen metallischen Bauteile (keramische Bauteile werden "Weißlinge" gennant) werden in der letzten Phase durch den thermischen Prozess "Brennen" bzw. "Sintern" verdichtet und erhalten so ihre endgültige Form und Materialeigenschaften. 

  

Mittlere und große Chargen meistern zwei simultan arbeitende und kommunizierende Anlagen: eine Entbinderungs- und Trocknungsanlage und eine Lösemittelrückgewinnungsanlage.

 

 

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