Prozessentwicklung für das Mikro-Pulverspritzgießen von ... - FZK

3 Stand der Forschung
Im Fall der Methode der Laserbearbeitung konnte von Krauss et al. ebenfalls eine grundsätz-
liche Machbarkeit nachgewiesen werden. Jedoch wurde extremes Kornwachstum und eine
Ausbildung von Mikrorissen an der Schnittfläche detektiert.
Weiterhin wird das in der vorliegenden Arbeit untersuchte Verfahren des Pulverspritzgießens
als neue Methode zur Formgebung komplex strukturierter Bauteile erwähnt.
3.4 Pulverspritzgießen
Das Pulverspritzgießen (PIM) hat sich, aufbauend auf der Technologie des Polymer-
Spritzgießens, zu einem vielfältig genutzten Formgebungsverfahren entwickelt, das zur end-
konturnahen Fertigung von Bauteilen aus Standardwerkstoffen wie Stählen und Oxidkerami-
ken verwendet wird [KRY 04; GER 90-2]. General Motors nutzte das Verfahren bereits 1937
kommerziell zur Herstellung von keramischen Isolatoren für Zündkerzen [SCH 49]. In der
Literatur wird die Formgebung verschiedenster keramischer (CIM) und metallischer (MIM)
Werkstoffe diskutiert [VER 96; MUT 95-1; GER 90-3]. Von wachsendem Interesse ist derzeit
die Entwicklung einer kostengünstigen Fertigung von Bauteilen in Mikrodimensionen durch
Pulverspritzgießen (MicroPIM) [LÖH 05; ZAU 06-1; LIU 01; ROT 02; MER 02; TAY 05].
3.4.1 Formmassen zum Pulverspritzgießen
Binder
Der Binder ermöglicht eine Formgebung und temporäre Formerhaltung von Grünteilen bis
zum Einsetzen des Sinterns [GER 90-4]. Üblicherweise setzt sich der Binder bei Formmassen
für das Pulverspritzgießen aus mehreren organischen Komponenten zusammen, um die prozessbedingten
Anforderungen an Viskosität, Grünfestigkeit und Entbinderungsverhalten der
resultierenden Formmasse zu gewährleisten. Zu diesem Zweck werden unterschiedliche Organika
wie Wachse (z.B. Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, synthetisches Hydrocarbonwachs,
oxidisches Polyethylenwachs), Thermoplaste (z.B. Polyethylen (PE), Polypropylen
(PP), Polyoxymethylen Copolymer (POM), Polyethylenglykol (PEG)) sowie diverse Additive
zur Stabilisierung der Dispersion zu einem geeigneten Bindersystem kombiniert. Grundsätzlich
muss ein für das Pulverpritzgießen verwendeter Binder folgende Eigenschaften aufweisen
[GER 90-4; MUT 95-2]:
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