CIM工艺：一种让特陶设计自由的工艺路线

发布时间 | 2021-02-05 12:01 分类 | 粉体应用技术点击量 | 1860

氧化锆氧化铝

导读：说明：Ceramic Injection Moulding，陶瓷粉末注射成型技术，简称CIM。

说明：Ceramic Injection Moulding，陶瓷粉末注射成型技术，简称CIM。

陶瓷材料的特别属性，限制了陶瓷的成型、烧结及后加工的想象力，所以君只见木雕龙飞凤舞栩栩如生，陶瓷的复杂起来也就是个唐三彩的笨拙水平，对于普通陶瓷是的，对于特种陶瓷来说更是，更精细的原料，更高的烧结温度，烧结后更加坚硬的外壳，还有点类似玻璃心的脆弱，让特陶产品的形状设计及定制一点也不自由。

图片来源：Indo-MIM

如果能打破魔咒，让特陶的形状设计更加的自由，相信能让特陶产品的应用更加广泛。当然陶瓷3D打印是一个实现设计自由的最佳选项，然而3D打印的方式虽然在小批量不那么大尺寸的定制产品上有着天然的优势，但是对于工业化的巨大数量级产量需求而言，3D打印也只能说自己的速度是心有余而力不足了。

3D打印虽然产量低，但是确实很有“个性”

来源：东莞慧瓷

CIM广泛的原料选择&高度的设计自由

为了开发特种陶瓷的潜力，人们开发了各种工艺路线，来匹配不同的应用场合对产品的需求，而基于粉末注射成型原理的CIM路线，可解决复杂形状高性能高精密度的陶瓷元件的大批量生产难题，具有广泛的材料选择范围及高设计自由度的特点。理论上，所有的陶瓷粉体都可以通过注射成型工艺成型。注射成型工艺具有加工余量小、原料利用率高，表面质量优良的特性，且具有可重复性和一致质量的优点。

注射成型设备

来源：采用ARBURG（阿博格）进行粉末注塑成型：一切皆可想像

粉末注射成型工艺简图

来源：采用ARBURG（阿博格）

贼复杂的粉末注射成型件

来源：采用ARBURG（阿博格）

陶瓷注射成型使得制造复杂的几何形状在商业上可行，例如垂直孔，精密螺纹等陶瓷零件，这些特征以前使用其他传统生产技术太困难或昂贵。通过CIM技术，可以经济快速低之制备具有耐磨性和耐腐蚀性，优异的硬度，较高的机械强度和热稳定性的陶瓷材料。目前通过CIM生成的陶瓷部件在医疗器械，牙齿矫正，汽车，电子消费品、电子工业等领域都有很好应用案例。

下面我们来一起看看，CIM工艺极具潜力的应用范畴

CIM应用参考来源：https://formateceurope.com

医疗器械

医疗器械通常对材料有严格的要求（重量轻、无磁性、表面可消毒等）。金属注射成型提供了一个节省材料、定制材料合金和高精度均匀光滑的表面的解决方案。此外，骨科应用还需要具有好的生物相容性，氧化锆、氧化铝或复合材料及其他生物陶瓷材料陶瓷作为一种材料具有良好的生物相容性，可以确保人体没有排斥反应或过敏反应的迹象。另外，陶瓷的耐高温性使其易于灭菌，在医疗器械及人工骨应用优势明显。

CIM可以用于医疗/牙科领域的牙科植入物，牙齿矫正用透明陶瓷托槽、骨科螺钉，内窥镜工具，镊子和剪刀、听力设备外壳及植入物等复杂结构的部件成型。

氧化锆

注塑成型氧化锆：两段式链连接全陶瓷无金属牙科植入物

图片来源：TAV Dental

汽车零件

汽车零部件要求精度高，性能好。除了高精度外，汽车零件还需要在低重量、高温下工作的优异强度，并需要耐磨性，以实现高性能和经济价格。

此外，汽车行业同时需要大批量生产，采用CIM及PIM成型工艺轻松匹配满足汽车零件的生产需求，其示例的部件有：包括传感器外壳、燃油喷射系统、电动机零件的软磁和阀组。

钟表及电子消费品

陶瓷材料越来越多地被消费品的设计师所使用。氧化锆具有高的硬度，可以具有很高的抗划伤性和耐久性，经久耐用，而且可以它可以与贵金属、钻石、红宝石等宝石组合，得到色差丰富的陶瓷材料。美且使用性能卓越的同时还亲肤，不会让人体有过敏反应。

陶瓷注射成型CIM是一种非常经济的近净成型方法，为钟表表带、表盘、电子消费品等提供大批量生产一致性强的产品解决方案。

注射成型氧化锆剃须刀头

电子工业

CIM在电子工业的一个具体例子是传感器及其外壳。传感器的测量条件通常是极端的：腐蚀性环境、化学流体，有时还伴有高温和大幅度的温度变化。因此，对传感器组件所用材料提出了很高的要求。在许多传感器应用中，特种陶瓷和特定金属（如铜或钨）因其良好的材料特性（例如高导电性或绝缘性、耐化学腐蚀性和/或耐高温性）而被使用。通过粉末注射成型，可以让这些具有复杂的几何形状和高精度零件在很短的成型周期内得以大量生产及应用于电子工业。