Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Le microPIM est une hybridation entre l’injection thermoplastique et le pressage/frittage de la métallurgie des poudres. Ce procédé possède le gros avantage de permettre l’obtention à bas coût de composants de forme complexe en céramique ou métal, directement aux côtes, sans reprise d’usinage. Cet article propose un tour d’horizon sur la mise en œuvre du procédé pour la fabrication de micro-pièces. L’article présente également de nombreuses réalisations faites dans le monde, les matériaux qui peuvent mis en œuvre par ce procédé ainsi que les évolutions technologiques attendues autour de procédé.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Luc FEDERZONI : Ingénieur à la Direction des Programmes de la Recherche Technologique au Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, Grenoble, France
INTRODUCTION
Le procédé microPIM ou « micropowder injection molding », est une déclinaison du procédé de mise en forme d’injection de poudre ou PIM « powder injection molding », pour la fabrication de micro-pièces (taille de l’ordre du millimètre). Ce procédé est devenu un procédé industriel utilisé pour la fabrication des micro-pièces. Il permet l’obtention de composants directement aux cotes, sans reprise d’usinage, et ce dans une très grande gamme de matériaux. Des acteurs industriels, tels que micro-MIM®, au Japon, ou Donatelle, aux États-Unis, commercialisent une grande variété de produits dans une grande gamme de matériaux.
Face à la forte demande actuelle de développement de microsystèmes et de micro-pièces, de nouvelles applications voient régulièrement le jour. Les techniques de fabrication les plus couramment utilisées dans l’industrie sont le micro-usinage en volume isotropique ou anisotropique, par voie liquide ou par bombardement ionique, ou en surface.
Ces techniques de fabrication « classiques » ont des limitations, car le choix des matériaux potentiellement mis en œuvre est réduit. En effet, elles permettent seulement la mise en forme d’objets en silicium ou de matériaux électrolysables. Ces procédés présentent en outre l’inconvénient d’être complexes et relativement coûteux.
Le procédé microPIM fait partie de nouveaux procédés de mise en forme pour la fabrication de micro-composants et potentiellement de MEMS. C’est un procédé « aux cotes » (net-shape) qui permet de fabriquer des composants directement aux cotes, ne nécessitant pas de reprise d’usinage, et dans n’importe quel type de matériaux.
L’objectif de cet article est de donner au lecteur une connaissance de base du procédé microPIM, lui permettant de comprendre les grandes lignes de sa mise en œuvre, des applications pour lesquelles le procédé est pertinent, et enfin les tendances pour le futur permettant de se projeter sur les futures évolutions de ce procédé.
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Technologies de fabrication des moules
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4. Mise en œuvre du procédé
4.1 Préparation classique des feedstocks (mélanges maîtres)
Les feedstocks utilisés dans les procédés microPIM et PIM se trouvent à l’état de joncs (figure 7).
Ils sont élaborés le plus souvent suivant la séquence illustrée sur la figure 6. Le mélange des matériaux organiques et de la poudre est fait dans un malaxeur chauffant. Le malaxage est fait au-delà de la température de fusion des polymères. Après malaxage, le mélange est introduit dans une extrudeuse double vis pour finir d’homogénéiser le mélange et permettre de produire les joncs en sortie d’extrudeuse. Les joncs sont refroidis et deviennent solides en sortie d’extrudeuse.
différents constituants, cire de paraffine (65 % vol.), polypropylène (30 % vol.) et acide stéarique (5 % vol.), sont mélangés avec de la poudre de fer carbonyle (5 μm) de manière à produire un mélange de 40 % volumique de matériaux organiques et 60 % volumique inorganique dans le malaxeur à 150 °C.
Comme les paramètres habituels de température d’outil et de pression d’injection utilisés par le procédé PIM mènent à un remplissage incomplet des matrices, l’injection des microcomposants de forme complexe doit être faite à relativement haute température.
Pour le démoulage, les moules doivent être refroidis. La température de démoulage est le fruit d’un compromis entre le temps de cycle de fabrication, et les propriétés mécaniques et la microstructure du polymère. Tout cela conduit généralement à un temps de cycle de fabrication important (typiquement de l’ordre de 1,5 h). Du fait de la faible taille des composants microPIM, on a l’habitude de compenser ce temps de cycle par l’incorporation de plusieurs motifs de pièce dans les moules. Ainsi par une seule opération d’injection, on fabrique un chapelet de plusieurs pièces.
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Mise en œuvre du procédé
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - - https://rmis.jrc.ec.europa.eu/?page=crm-list-2020-e294f6
-
(2) - NISHIYABU (K.), MATSUZAKI (S.), TANAKA (S.), PIOTTER (V.) - Micro Evaluation Methodology for Micro Metal Injection Molding. - Proc. of PM2TEC 2003, Las Vegas (2003).
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(3) - FU (G.), TOR(S.), LOH (N.H.), TAY (B.), HARDT (D.E.) - A micro powder injection molding apparatus for high aspect ratio metal micro-structure production. - Micromechanics and Microengineering, 17, p. 1803-1809 (2007).
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(4) - SHARMIN (K.), SCHOEG (I.) - Two-step debinding and co-extrusion of ceramic-filled PEBA and EVA blends. - Ceramics International, 40, p. 14871-14879 (2014).
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(5) - GERMAN (R.M.) - A rationalization of the powder injection moulding process for stainless steels based on component features. - Proc. Int. Conf. on Powder Metallurgy & Particulate Materials, Las Vegas, NV306 (1998).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Matériaux métalliques frittés pour moulage par injection – Spécifications - ISO 22068 - 2012-07
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Wittman Battenfeld https://www.wittmann-group.com/fr
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association européenne de la métallurgie des poudres, EPMA http://www.epma.com
HAUT DE PAGE1.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Les séminaire de l’EPMA organisés par PMLIFE https://seminars.epma.com/
HAUT DE PAGE1.4 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
ENSMM https://www.supmicrotech.fr/
ECAM...
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