Es gibt verschiedene Ansätze, um den Mehrwert des Metall-Spritzgussverfahrens (MIM) zu steigern.
In diesem technischen Newsletter möchten wir Ihnen die Vorteile vorstellen, die sich durch die Kombination von MIM mit PEEK-Kunststoff erzielen lassen.
PEEK ist die Abkürzung für Polyetheretherketon und gehört zu den Hochleistungskunststoffen.
Da es sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit auszeichnet, bietet es erhebliche Vorteile in Bereichen wie Medizintechnik, Halbleiterfertigung und Präzisionselektronik. Insbesondere bei medizinischen Geräten, die häufig sterilisiert werden müssen, und bei Anwendungen, die höchste Präzision erfordern, wird erwartet, dass PEEK zu einer längeren Lebensdauer und erhöhter Sicherheit beiträgt.
Präzise Fertigung kleiner Metallteile mittels Additiver Fertigung
Für kleinere und hochpräzise Metallkomponenten entwickelt sich die additive Fertigung auf Sinterbasis zu einer vielversprechenden Lösung. Im Gegensatz zur strahlbasierten AM kann die Schichtdicke proportional zur Metallpulverpartikelgröße reduziert werden, was die Herstellung feinerer Designs mit hoher Maßgenauigkeit ermöglicht. Darüber hinaus hat sich die Verfügbarkeit von feinen kugelförmigen Metallpulvern dank intensiver Investitionen der Metallpulverhersteller in Gaszerstäubungsanlagen deutlich verbessert.
Umspritzen von μ-MIM-Bauteilen mit PEEK-Material
In den letzten Jahren hat der Hochleistungswerkstoff PEEK große Aufmerksamkeit auf sich gezogen; seine schwierige Verarbeitbarkeit gilt jedoch allgemein als eine der Herausforderungen bei der Produktentwicklung. Taisei Kogyo verfügt über langjährige Erfahrung in den Bereichen Kunststoffspritzguss und Formenbau. Auf der Grundlage dieser Erfahrung haben wir eine firmeneigene Technologie entwickelt, bei der feine und komplexe Metallkomponenten in eine Form eingesetzt und mit PEEK-Kunststoff umspritzt (Hybridspritzguss) werden.
Diese Umspritztechnologie verbindet Metallkomponenten und PEEK-Kunststoff zu einer einzigen Struktur und ermöglicht so nicht nur die Herstellung präziser und komplexer dreidimensionaler Geometrien, sondern auch das Erreichen einer außergewöhnlich hohen Haftfestigkeit sowie eine gleichmäßige und hochpräzise Dickenkontrolle durch die Integration in der Form. Darüber hinaus unterbinden wir durch den Einsatz unseres Know-hows im Formendesign die Entstehung von Gratbildung im PEEK-Kunststoff und realisieren so ein hochpräzises und stabiles Produktionssystem.
Diese Technologie vereint die herausragenden Eigenschaften von Metall und PEEK-Kunststoff und schafft so einen neuen Mehrwert für die Komponenten unserer Kunden. Durch die Kombination unserer μ-MIM®-Technologie zur Herstellung von Mikrometallkomponenten mit dieser PEEK-Kunststoff-Umspritztechnologie ist Taisei Kogyo zuversichtlich, neue Möglichkeiten für die Produktentwicklung unserer Kunden erschließen zu können.
PEEK-Beschichtung auf μ-MIM-Bauteilen
Die PEEK-Beschichtung ist eine Oberflächenbehandlungstechnologie auf Basis des Hochleistungskunststoffs Polyetheretherketon, mit der Metalloberflächen die Eigenschaften von PEEK verliehen werden können.
Da PEEK-Harz halbtransparent ist, reichte seine Farbe je nach Dicke traditionell von hellbraun bis dunkelbraun, was mitunter zu einem weniger ansprechenden Erscheinungsbild führte. Mittlerweile ist es jedoch möglich, Farben wie Schwarz aufzutragen, wodurch sowohl das Erscheinungsbild als auch die Funktionalität verbessert werden. Während dickere Beschichtungen die Materialeigenschaften verbessern, können übermäßig dicke Schichten die mechanischen Abmessungen des Substrats verändern. Daher ist die Wahl einer geeigneten Beschichtungsdicke von entscheidender Bedeutung. Mit dem Druckverfahren zur PEEK-Beschichtung kann eine dünne Schicht von etwa 20–40 μm aufgebracht werden, wodurch die funktionalen Eigenschaften von Super-Engineering-Kunststoffen (SEP) hinzugefügt werden können, während die Maßgenauigkeit des Grundmaterials erhalten bleibt. Muster, bei denen diese Technologien zum Einsatz kommen, sind auch auf der Messe für Gesundheitswesen und Medizinprodukteentwicklung zu sehen. Wenn Sie an MIM + PEEK-Umspritzung oder -Beschichtung interessiert sind, können Sie sich gerne für eine Beratung an uns wenden.
Zusammenfassung
Die Anwendung von PEEK im MIM-Verfahren bietet zwar viele Vorteile, hat aber auch einige Nachteile. Einer davon sind die hohen Kosten, ein weiterer ist, dass beide Technologien fundiertes technisches Fachwissen erfordern.
Da der Kunststoffspritzguss seit der Gründung das Kerngeschäft von Taisei Kogyo ist, verfügen wir über umfassende Kenntnisse und Erfahrungen in der Verarbeitung und im Spritzgießen von PEEK-Kunststoff. Unsere Fähigkeit, diese Nachteile in Vorteile zu verwandeln, beruht auf der einzigartigen Kompetenz von Taisei Kogyo, sowohl mit Metall als auch mit Kunststoff zu arbeiten, wodurch wir integrierte Lösungen und Technologien anbieten können.
Kommende Ausstellungen
MD&M West 2026
3.–5. Februar | Anaheim | Stand Nr. 3499
Medtec Japan 2026
21.–23. April | Tokio | Halle E7 – Stand Nr. 309/409
Fazit
Risse, Absacken oder Blasenbildung werden häufig als Folge des Aufquellens des Bindemittels und/oder der unterschiedlichen Eigenspannungen zwischen der Oberfläche und dem Inneren beobachtet. Diese Probleme lassen sich durch die Auswahl geeigneter organischer Lösungsmittel und durch Temperaturkontrolle vermeiden.
Das katalytische Entbindern nutzt die Sublimation des Bindemittels, wodurch es möglich ist, das Bindemittel in relativ kurzer Zeit zu zersetzen und die Verformung zu minimieren. Bei einer stark sauren Atmosphäre ist die Auswahl an Metallwerkstoffen jedoch begrenzt.
Beim Sinterprozess setzt die Halsbildung („Necking“), d. h. die Ausbildung von Brückenbindungen zwischen Metallpulverkörnern durch thermische Diffusion, bei Erreichen der Sintertemperatur ein. Sobald dieses Necking einsetzt, wird eine Schrumpfung beobachtet, die die Dichte erhöht. Bevor das Necking einsetzt, sollten daher alle organischen Bestandteile zersetzt und das Gas zwischen den Pulverkörnern entfernt werden. Im Sinterprozess führen unerwünschte chemische Reaktionen wie Oxidation oder Karbonisierung zum Verlust mechanischer Eigenschaften, weshalb zu Beginn des Prozesses eine präzise Atmosphärensteuerung mit niedriger Heizrate erforderlich ist. Wenn die Sintertemperatur erreicht ist, können außerdem einige pflanzenbasierte Bindemittel verdampfen.