Bibliographie & annexes
Présentation
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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The development and industrialization of microsystems require the emergence of new techniques to go beyond processes that only use polymers or silicon. The microPIM process has a prominent place there. This technique is a hybridization between thermoplastic injection and pressing / sintering of powder metallurgy. This process has the great advantage of making it possible to obtain, at low cost, ceramic or metal multi-material components, directly net-shape, without re-machining, exhibiting a complex shape. There are many applications for this new shaping process, especially in the automotive industry, household appliances, electronics, watchmaking and the pharmaceutical industry.
Auteur(s)
-
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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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
process | ceramic | metal | fabrication | injection
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire7. Conclusion et perspectives
Les optimisations du procédé microPIM permettent de produire aujourd’hui des micro-pièces ayant atteint des miniaturisations importantes.
À titre d’exemple, le tableau 8 donne un aperçu des performances actuelles, suivant le type de matériau produit.
On note que la micro-injection plastique atteint des performances supérieures à celles du microPIM en termes de précision géométrique des pièces finies.
Le microPIM est aujourd’hui un procédé industriel. La recherche ne s’arrête pas pour autant. Les perspectives d’évolution du procédé sont importantes et ce, dans différents domaines.
-
Le développement de feedstock à bas coût
L’une des clés pour une commercialisation rapide et à large échelle tient dans la possibilité de fabriquer des feedstocks à bas coût. Cela implique donc la possibilité de disposer de poudres ultrafines ou nanométriques à bas coût, et de matières organiques permettant d’injecter ces poudres tout en permettant des propriétés mécaniques convenables des pièces après injection.
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Le développement de composants multi-matériaux par co-injection
L’une des perspectives du microPIM réside dans la possibilité de réaliser des composants multi-matériaux par co-injection et cofrittage. Les développements passent par la maîtrise des températures de densification des divers matériaux et des retraits correspondants. Des travaux ont déjà été rendus publics dans ce domaine, même si peu de produits sont commercialisés dans le monde (figure 12).
-
Le couplage avec d’autres technologies de fabrication
Pris isolément, le microPIM a des difficultés à s’imposer comme un procédé de référence, car les composants doivent être qualifiés après que l’on a investi dans un moule onéreux. C’est ce qui pousse certains fabricants de microPIM à coupler leur offre commerciale avec des procédés de type fabrication additive.
A titre d’exemple, le procédé de fabrication de photopolymérisation UV de mélanges résine-poudre permet la fabrication de micro-pièces de haute précision (procédé VPP). Elle peut utiliser les mêmes poudres et être...
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Conclusion et perspectives
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).
-
(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).
-
(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).
-
(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/...
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