Nata agli inizi degli anni novanta per il settore militare, la produzione di parti complesse di metallo attraverso la tecnica del Metal Injection Molding (MIM) è oramai in forte crescita ed è adottata comunemente anche in altri settori quali: l’aerospaziale, la meccanica di precisione, il medicale, l’orologeria, l’automotive, etc.
Il processo di Metal Injection Molding viene impiegato nella produzione di parti dalla forma complessa con elevato volume e basso peso, dove possono essere necessari dettagli molto sofisticati mantenendo un accurato controllo della resistenza.
Nei processi MIM, la forma e la dimensione delle polveri metalliche svolgono un ruolo fondamentale sia nell’efficienza del processo che nelle proprietà finali dei componenti. Per ottenere nei componenti finali le migliori proprietà e il miglior grado di resistenza, i produttori MIM si orientano tipicamente verso particelle sferiche.

Il processo MIM si svolge in 5 steps, qui riassunti brevemente:

1. Atomizzazione di metalli fusi per formare polveri metalliche e successiva trasformazione attraverso setacciatura o classificazione a gas, in modo da ottenere un’appropriata distribuzione dimensionale delle particelle. È fondamentale monitorare il processo di atomizzazione per assicurarsi che vengano prodotte particelle di polvere della forma e dimensione desiderate
2. La polvere viene in seguito mescolata con un binder termoplastico per formare un impasto chiamato feedstock, pronto per la lavorazione seguente
3. Versamento del feedstock in uno “stampo” per formare il cosiddetto green body.
4. Rimozione del binder dalla parte “green” grazie ad un solvente e/o attraverso un processo termico per lasciare la parte metallica, detta anche “brown”
5. Sinterizzazione della parte metallica “brown” in un forno ad elevate temperature, in cui le particelle metalliche fondono assieme. Anche durante questa fase rivestono un ruolo importante la dimensione e la forma delle particelle, in quanto le polveri sferiche hanno una maggiore densità di impaccamento. Ciò consente di ottenere una superficie più ampia, un tempo di sinterizzazione più rapido e un ridotto ristringimento, che si traduce in un miglior controllo dimensionale. Per questo la dimensione e la forma delle particelle di metallo prodotte nella fase 1 del processo MIM interessano il prodotto finale e devono essere accuratamente controllate.

Per ottenere misure di caratterizzazione delle polveri inziali accurate, riproducibili e statisticamente rappresentative diventa indispensabile l’uso di strumenti e tecniche di insieme evoluti e complementari come: granulometria a diffrazione laser, imaging morfologico, picnometria a elio, reologia per polveri, porosimetria a gas (fisisorbimento), microscopia a scansione elettronica con analisi elementare (SEM+EDX). Quest’ultima consente inoltre anche il controllo del prodotto finale per verificarne l’assenza di difetti.

Alfatest con il laboratorio di analisi AlfatestLab propongono un set completo di tecniche di caratterizzazione delle polveri per processi di Metal Injection Molding.