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MIM設計のポイント

MIMの長所
イメージ1)ニアネットシェープの実現
形状の自由度が高く、三次元形状を作ることができます。
シャープエッジ、異形穴、交叉穴など。
数部品の一体化によりコストダウンを行った事例が多数あります。

2)高精度
高い寸法精度が得られます。

イメージ3)高密度
相対密度で96%以上を実現しています。
高炭素で液相焼結が進行するものは、ほぼ100%の密度が得られています。
組織写真を、以下に示します。

4)圧粉焼結では得られない溶製材に近い機械強度が得られます。

5)表面あらさは、一般でRmax6~8μmまでは、焼結上がりで可能です。
また、光沢バレルなどにより、サブミクロンの表面あらさを単に出すことができます。

6)少ロット~大量生産、短納期。
簡易金型による試作段階からの少ロットから、数万という単位の量産まで行われています。
納期面でも、工程がシンプルなので、二次加工が無ければ、リピート生産品で2週間程度が可能です。

7)多種材種が可能
ただし、市場性の高い材料を選択したほうが、QCD(品質・コスト・納期)で有利です。
SUS316L、SUS440C、JMOLD、SKD11など

8)熱処理・表面処理
溶製材と同等の処理が可能です。

 

MIMの短所

1)原材料の価格       
MIM法で使用する金属粉末は、10μm程度の微粉末であり、キロ当り数千円と高価です。
そのため一般的にMIM部品の場合、10グラム程度のものが多く、30グラムを超えると、たとえば精密鋳造品に機械加工を加えた方が、安価になります。(当社では、安価な方の素形材を提案します。)


イメージ2)製品設計への制約
肉厚は10mm以下。薄肉厚0.8mm
(当社では、MAX15mmおよび部分的であればMIN0.5mmの実績があります。)

 

MIM選定フローチャート

部品がMIMに向いているかどうか、以下のチャートで大まかに判断できます。

図

 

MIMの設計技術集

MIM法を採用するにあたり、①射出成形がしやすく、②焼結変形をしずらく、また③2次加工を行う場合、2次加工をしやすくする工夫を設計段階から考慮することが望まれます。

1)金型のパーティングラインの段差0.02~0.05の影響を避ける設計。

イメージ2)肉厚をできるだけ均等にする。
成形時のヒケの問題や焼結時の破裂の問題から、肉厚は10mmが限界と考えています。
肉厚部は、肉盗みをつけたり、思いきってリブ構造体にすることをお勧めします。

イメージ リブ構造にすることでMIM化が可能となった事例。
M=150g

3)焼結姿勢を考慮する。

イメージ座りのよい安定した姿勢が確保できる設計を考慮する必要があります。捨てリブを2次加工する部位に付けることが可能な場合、変形防止の捨てリブを付ける場合があります。
後工程で軸の旋盤加工をする部分に、変形防止の捨てフランジを付けた例。


4)ゲートカット処理を省く工夫。

イメージピンゲートは金型内でゲート処理を行いますが、それ以外のゲートは、成形後ゲートカットを行う必要があります。さらに、ゲートカット後の切断面をカッター等で平面に仕上げます。
この作業を廃止する方法として、設計段階で行える工夫を紹介します。
このときのゲートカットにより残る凹凸は、±0.1~0.3mm程度です。

MIM入門簡単マニュアルはこちら

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