Revival van MIM

Demcon MIM weet op AM-beurs aandacht te trekken met metaal spuitgieten

Demcon MIM heeft een revival van Metal Injection Moulding in gang gezet. De Twentse onderneming heeft de afgelopen twee jaren zo’n 60 nieuwe projecten voor klanten opgestart.

Het team van Rob Egberink slaagt er dankzij veel eigen R&D-inspanningen in om MIM te positioneren als valide productietechniek voor kleine, complexe metalen onderdelen. Geen alternatief voor, maar een aanvulling op additive manufacturing. De klanten die de voorbije jaren bij Demcon MIM in Enschede hebben aangeklopt, zijn deels bedrijven die ofwel onbekend waren met de techniek of eerder slechte ervaringen hebben opgedaan, bijvoorbeeld door de wisselende kwaliteit. “Door ontwikkelingen in de techniek zijn de opstartproblemen onder controle, en is de kwaliteit verbeterd”, zegt Erik Dietrich, procesonderzoeker bij Demcon MIM. De tweede groep nieuwe klanten zijn bedrijven die hun MIM productie in het Verre Oosten hebben uitbesteed en nu dichter bij huis willen laten produceren. “De redenen hiervoor zijn divers: hogere kwaliteit, leverbetrouwbaarheid, maar ook service en bescherming van IP.” Daarnaast merkt hij dat bedrijven een lokale leverancier zoeken vanwege de maatschappelijke impact van productie in een lage-lonen land. Naast bezorgdheid over de arbeidsomstandigheden vinden ze het niet meer passen om containers vol producten de halve aarde rond te slepen.

Kennisopbouw

De afgelopen jaren heeft Demcon MIM geïnvesteerd in procesontwikkeling. Hierdoor kan het beter aangeven waar de mogelijkheden maar ook waar de grenzen aan MIM liggen. “We weten aan welke knoppen we kunnen draaien; daardoor hebben we MIM voorspelbaar gemaakt. We halen nu constante materiaaleigenschappen”, aldus Erik Dietrich. Toleranties zijn goed voorspelbaar; net als mechanische eigenschappen. Het MIM-bedrijf heeft voor de ontwikkeling van deze kennisgebruik gemaakt van de expertise op het vlak van thermodynamica, mechanische en multiphysics simulaties die binnen de Demcon groep aanwezig is. Deze expertise is ook beschikbaar als klanten vooraf simulaties vragen om zeker te zijn dat hun ontwerp optimaal is.

Uniek feature

De eigen feedstock levert nog een ander belangrijk voordeel op. Vorig jaar heeft Demcon MIM een samenwerkingsovereenkomst gesloten met de Duitse start-up Tailorlux. De start-up uit Münster heeft een technologie ontwikkeld om fluorescerende deeltjes toe te voegen aan materialen. Onder UV-licht kaatsen deze een karakteristiek signaal terug. Op die manier kan men een unieke vingerafdruk aan elk product toevoegen om onderdelen naderhand te kunnen controleren op echtheid. Erik Dietrich: “Het unieke van hun methode is dat de marker die ze toevoegen, bestand is tegen hoge temperaturen. De marker blijft hierdoor in het MIM-materiaal, ook na de sinteren.” Demcon MIM heeft de eerste testen gedaan met de marker van Tailorlux en deze heeft geen invloed op het MIM-proces noch op de eigenschappen van het eindproduct. “We doen nog verdere testen maar zien nog geen invloed op de treksterkte.”

Demcon MIM kan een echtheidswaarmerk in het metalen spuitgietproduct integreren

Vingerafdruk integreren

Deze technologie schept unieke mogelijkheden voor Demcon MIM om een echtheidswaarmerk in het metalen spuitgietproduct te integreren. Omdat het z’n eigen feedstock maakt, kan het deze marker relatief eenvoudig toevoegen aan het aanbod voor de klant. Op Formnext, de additive manufacturingbeurs in Frankfurt, heeft Demcon MIM deze oplossing gepresenteerd in een biketool. Het gereedschap waarmee je zo goed als alle mechanische verbindingen van een fiets kunt vastzetten, is voorzien van een echtheidswaarmerk dat zichtbaar wordt onder UV-licht van een handscanner. Dit maar ook de MIM-technologie zelf heeft op de AM-beurs in Frankfurt veel interesse gewekt. Rob Egberink, managing director Demcon MIM, bestempelt de deelname aan Formnext als een groot succes. Hij heeft bewust gekozen om de technologie op een beurs te presenteren waar iedereen naar toe gaat om de mogelijkheden van 3D printen te verkennen. “Wij hebben technologie laten zien die je kunt gebruiken als je na het 3D printen 5.000 onderdelen of meer nodig hebt”, zegt Erik Dietrich. De deelname aan Formnext heeft de aandacht getrokken van Arburg, de Duitse fabrikant van spuitgietmachines. Demcon MIM neemt in juni 2022 deel aan de jaarlijkse Technologie Tage van Arburg. Het zal daar live de productie van metalen componenten met een geïntegreerd echtheidsteken demonstreren.

Aanvullend aan 3D printen

Bij Demcon MIM ziet men MIM niet als een alternatief voor 3D metaalprinten, maar als een technologie die in het verlengde hiervan ligt. Metaalprinten is immers nog lang niet

geschikt voor grote series. Als je series van 10 of 100 producten moet maken, is 3D printen een ideale techniek. Ook voor prototypes en customized onderdelen is het een goede optie. Anders wordt het als je naar aantallen van duizenden stuks gaat. Economisch kan MIM dan aantrekkelijker zijn, ondanks dat je moet investeren in een matrijs. “Zeker voor bedrijven die een near net shape technologie zoeken, waarbij ze weinig nabewerking hebben”, voegt Erik Dietrich toe. Esthetisch ziet een MIM product er beter uit dan een AM-product; de oppervlakteruwheid is veel beter. “Wij hebben geen laagopbouw.” Omdat tijdens het spuitgieten met hoge druk wordt gewerkt en elk MIM product gesinterd wordt, ontstaan er geen interne spanningen. Afhankelijk van het ontwerp en de 3D metaalprinter, kan ook de chemische samenstelling en de mechanische eigenschappen beter (homogener) zijn dan die van een additief vervaardigd product. Het belangrijkste voordeel is misschien wel dat MIM geen supportstructuur nodig heeft, wat bij het nabewerken werk scheelt. Ook fijne details, gaatjes en functionele features zoals schroefdraad en vertandingen; bij Demcon MIM heeft men de krimp tijdens het sinteren zodanig in de greep dat dit soort features in een product geen probleem vormen en direct na het sinteren functioneel zijn.

Vormvrijheid

Sommige MIM delen vragen een CNC nabewerking, bijvoorbeeld nadraaien als er bepaalde passingsmaten worden gevraagd. Demcon MIM gaat dit jaar een eigen verspaningsafdeling inrichten. Daarmee haalt men het CNC-nabewerken van de MIM-componenten in eigen huis. Op termijn wil het de MIM-keten volledig integreren. Voor de lange termijn zijn de vooruitzichten voor MIM namelijk positief. Erik Dietrich: “3D printen is een aanjager voor poeder metallurgie technieken. MIM is ook een duurzame technologie, heeft onderzoek door TNO uitgewezen. Er ontstaat namelijk nauwelijks restmateriaal doordat we near net shape produceren. En metaal laat zich aan het einde van de levenscyclus beter recyclen dan kunststoffen.” Voor de engineers levert MIM meer vormvrijheid op dan bij mechanische bewerkingen. Daar staat echter tegenover, zoals Dietrich al zei: serieproductie is bij uitstek het domein van Metal Injection Moulding.

Combinatie met 3D printen

Ondertussen werkt Demcon samen met een ander hightech bedrijf uit Twente, Bond3D, aan het verder verlagen van de instapdrempel. Klanten moeten nu altijd investeren in een matrijs. De Twentse fabrikant van hoogwaardige 3D printers onderzoekt het 3D printen met de feedstock van Demcon MIM. De twee Twentse bedrijven hebben hiervoor een Europese EFRO subsidie ontvangen, een subsidie gericht op het ontwikkelen van duurzame en innovatieve productie. Voor het printen moet het granulaat (de feedstock) eerst in staafjes (roller) worden gegoten die bruikbaar zijn in de Bond3D printer. De Bond3D printer werkt namelijk al met staafjes, maar dan van PEEK. “Ze hebben nu ook met onze feedstock geprint. Het kan, er is een proof of principle. Nu moeten we dit verder uitwerken”, legt Erik Dietrich uit. De stappen na het 3D printen van feedstock zijn identiek als bij MIM, dus verwijderen van polymeren en dan sinteren. Voor prototypes zou dit wellicht een goede oplossing zijn.” Voor de serieproductie blijft de matrijs de beste oplossing. Door de goede contacten met matrijzenmakers in de regio kan Demcon MIM de eerste MIM-producten meestal acht weken na akkoord voor het ontwerp leveren. Een typische prototypematrijs heeft een prijskaartje van € 10 tot 20.000; een matrijs voor serieproductie is, afhankelijk van de complexiteit, duurder.