טכנולוגיית מיקרו הזרקת אבקת מתכת

טכנולוגיית מיקרו הזרקת אבקת מתכת

הזרקת אבקת מתכת(MPIM) היא טכנולוגיה חדשה ליצירת חלקים ורכיבים, המשלבת טכנולוגיה מסורתית של מתכות אבקה עם טכנולוגיית הזרקת פלסטיק מודרנית. התכונה הגדולה ביותר של טכנולוגיה זו היא שהיא יכולה לייצר ישירות חלקים בעלי צורה סופית, למזער את כמות העיבוד שבבי ולחסוך בחומרי גלם, ולפתור את בעיית היצירה הקשה של מוצרים בעלי צורה מורכבת שהטרידה את תחום מתכות האבקה במשך שנים רבות; יתר על כן, יכולת ההסתגלות החומרית של טכנולוגיה זו היא רחבה. כל המתכות, הסגסוגות, הקרמיקה וכו' שניתן להפוך לאבקה יכולים להפוך לחלקים בטכנולוגיה זו. בנוסף, טכנולוגיה זו יכולה גם לממש ייצור רציף אוטומטי לחלוטין, עם יעילות ייצור גבוהה, ביצועי חומר מצוינים ודיוק ממדי מוצר גבוה, כך שהיא זכתה להערכה רבה.

התהליך הבסיסי של טכנולוגיה זו הוא כדלקמן: ראשית, האבקה המוצקה מעורבבת עם פולימר מסוים ורכיב תוסף באופן אחיד, ולאחר הגרנולציה, החומר הגרגירי מוזרק לתוך חלל התבנית על ידי מכונת ההזרקה במצב חימום לעיבוי , ולאחר מכן מסירים את הקלסר בריק היוצר על ידי פירוק כימי או תרמי, ולבסוף מתקבל התוצר הסופי על ידי סינטרה וצפיפות.

בשנים האחרונות התפתחות טכנולוגיית המיקרו-סיסטם בתחומים שונים הייתה מהירה מאוד. במקביל, הועלו דרישות גבוהות יותר לייצור רכיבי מיקרו מורכבים תלת מימדיים המשמשים בהנדסת מיקרו. יש לקוות שרכיבי המיקרו יכולים להשיג ייצור בקנה מידה גדול תוך עמידה בדרישות הביצועים. המרכיבים העיקריים במערכת המיקרו כוללים תבניות מיקרו, מבנים מיקרו מכניים לחיישנים ומאיצים, חיישנים ביולוגיים, רכיבי מיקרו נוזלים, מיקרו כורים ועוד. רכיבים אלו מורכבים בצורתם וקטנים בנפחם. באמצעות טכנולוגיות מיקרו-עיבוד קיימות כמו מיקרו חיתוך, חיתוך לייזר, תחריט סיליקון ועוד, יעילות הייצור נמוכה, ואי אפשר לבצע ייצור בקנה מידה גדול. בשנים האחרונות, טכנולוגיית מיקרו הזרקת האבקה שפותחה על בסיס הזרקת אבקה מספקת את טכנולוגיית ההכנה הפוטנציאלית ביותר למימוש ייצור בקנה מידה גדול של רכיבי מיקרו.

טכנולוגיית מיקרו-הזרקת אבקה היא מעין טכנולוגיית יציקה שפותחה על בסיס טכנולוגיית הזרקת אבקה מסורתית עבור חלקים בגודל של פחות מ-1 מיקרון. הוא משמש בעיקר לייצור חלקים ברציפות עם משטח מיקרו ומבנה מיקרו. שלבי התהליך הבסיסיים שלו זהים בעצם לצורת הזרקת אבקה מסורתית. ניתן לשלוט על איכות פני השטח והנקבוביות של החלקים המוכנים על ידי בחירת האבקה המקורית ותנאי הסינטר המתאימים. שונה מיציקת הזרקת אבקה מסורתית, גודל החלקיקים הממוצע של אבקה שנבחר עבור דפוס מיקרו הזרקת אבקה הוא בדרך כלל פחות מ-1 ~ 2 מיקרון על מנת להקל על ייצור מבני מיקרו; שנית, עקב הגדלת שטח הפנים הספציפי של האבקה, נדרש הדבק בעל צמיגות נמוכה אך חוזק מספיק כדי להקל על הזרקת המיקרו ולמנוע את הנזק של הריק הירוק במהלך הפירוק. בנוסף, על מנת למנוע היווצרות של דפורמציה, סדקים ובועות, טכנולוגיית המיקרו-הזרקה מחמירה יותר על תנאי התהליך של הסרת שומנים וסינטר.

כיום, גרמניה, יפן, סינגפור, ארצות הברית ובריטניה הן המדינות הגדולות בעולם שמבצעות מחקר טכנולוגי זה. ביניהם, גרמניה לקחה את ההובלה והשיגה תוצאות יוצאות דופן. אוניברסיטת בייג'ינג למדע וטכנולוגיה בסין, אוניברסיטת מרכז דרום ואוניברסיטת דאליאן לטכנולוגיה ביצעו גם כן שורה של עבודות מחקר בתחום זה. לדוגמה, אוניברסיטת בייג'ינג למדע וטכנולוגיה פיתחה תבנית ליציקת מיקרו הזרקת אבקה בעלת זכויות קניין רוחני עצמאיות ומתאימה למכונות הזרקה מסורתיות; עם אבקת ברזל קרבוניל ואבקת סגסוגת ברזל ניקל כחומרי גלם, הזרקת מיקרו-הזרקה של אבקה בקוטר של פחות מ-1 מ"מ התממשה בהצלחה במכונת ההזרקה המסורתית.