Verfahrensentwicklungen beim Mehrkomponenten-Spritzgießen zur Herstellung von keramischen und metallischen Mikrobauteilen
Dissertation
Guido Finnah
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau, 2005
Для производства инновационных микродеталей необходимы новые технологические разработки и новые материалы. За счет целевого использования комбинаций процессов в технологии литья под давлением создаются новые технологические цепочки, нацеленные не только на улучшение качества продукции, но и предлагают улучшение экономических показателей.
Двухкомпонентное литье под давлением позволяет экономически выгодно производить микродетали в больших количествах – отпадают сложные этапы обработки и сборки. Высокая степень автоматизации литья под давлением позволяет изготавливать довольно сложные конструкции.
Путем одновременной разработки процессов многокомпонентного литья под давлением и правильном выборе компонентов можно использовать синергию в свойствах материалов и получить композит с необходимыми эксплуатационными свойствами.
В работе показано, что возможно качественное соединение различных материалов. Возникающие напряжения между микрокомпонентами оказываются сравнимыми с напряжениями между макроскопическими композитными поверхностями.
При больших площадях поверхностного контакта показана возможность получения высокой адгезионной прочности за счет высокой совместимости сочетания материалов, компенсирования внутренних напряжений, вызванных например, различными коэффициентами усадки.
Корректировка усадки при спекании путем изменения степени наполнения материалов также способствует снижению внутренних напряжений.
Достигнутые в ходе испытаний свойства готовых компонентов открывают новые области применения этих материалов в будщем.
С одной стороны, благодаря многокомпонентному литью под давлением могут быть изготовлены микродетали на основе порошкообразных формовочных масс. После последующих технологических этапов удаления связующего и продуктов спекания получается керамическое изделие, например, с анизотропными электрическими свойствами.
С другой стороны, с помощью 2К-литья под давлением можно отливать сложные рельефные микроструктуры с высокой локальной электропроводностью или локальными изоляционными свойствами.
За счет использования нескольких многофункциональных материалов была достигнута функциональная интеграция физических свойств и миниатюризация изделий по сравнению с известной технологией двухкомпонентного литья.
С использованием разработанных процессов получен первоначальный опыт производства микродеталей с различными физическими свойствами. Вспомогательные средства компьютерного моделирования процесса литья под давлением помогают оптимизировать качество изделия и успешно использовать результаты исследований в будущем.