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PTI Tech

借助金属粘结剂喷射技术加速 MIM 原型制作

挑战

PTI Tech 是一家全球性精密注射成型组件合同制造商,专门从事工程聚合物和金属注塑成型 (MIM) 制造业务。在后一种工艺中,金属粉末将与粘结剂混合,然后在高压下注入模腔中。“绿模”必须经过脱脂和烧结工序,才能生产出高质量、高密度的金属零件。


PTI Tech 专注于为任务关键型行业生产复杂的高精度零件,服务于航空航天、国防、医疗设备行业和高端工业应用等。PTI 通过可制造性设计 (DFM) 流程执行客户零件设计,确保设计的零件可以使用塑料或金属注塑成型工艺生产出来,同时实现高成本效益。


一家大型电梯制造商一直使用由不锈钢和塑料包覆成型组件制成的按钮帽和按钮主体。使用强力消毒剂进行清洁会导致塑料螺纹开裂和老化。该制造商迫切需要重新设计按钮主体和按钮帽,以期使用 316L 不锈钢生产更耐用的全金属组件。


该制造商需要将这些零件快速推向市场,以便它们能够应用于现场现有的电梯上。按钮主体设计有一对柔性固定片,它们要足够薄,确保用手即可折弯,但又能保持其形状,不会开裂。


PTI Tech 需要的是这样一种制造技术:能够生产一系列能够代表生产质量的零件,供客户用于测试和设计验证。这些零件的加工和物理特性需要与 MIM 生产的零件相似,以便 PTI Tech 能够在制造生产工具之前完成其设计。

采用粘结剂喷射技术制造的零件,其收缩率和最终密度与金属注射成型零件非常相似。”
— Gaetano Mariella,首席技术官
加工的电梯按钮主体在光学传感器下接受检测。

解决方案

金属粘结剂喷射和金属注射成型有诸多相似之处:根据 PTI Tech 编制的一份报告,二者都属于金属粉末烧结工艺,生产的零件具有相似的机械性能。两种工艺在烧结过程中表现出的收缩行为也类似。


PTI Tech 选择了 Markforged 的粘结剂喷射技术,快速制作出一系列电梯按钮组件原型供客户测试。据 PTI Tech 总裁 Neal Goldenberg 称,该公司生产的零件与金属注射成型零件具有相似的烧结收缩率、密度和表面光洁度。该零件满足与最终 MIM 零件非常相似的这一要求。柔性固定片和多种薄壁特征可以满足 PTI 的耐用性要求,确保它们在现场安装过程中不会断裂。


如果不采用金属粘结剂喷射技术,PTI Tech 就需要制作一系列预生产成型模具,对一系列接片厚度和其他零件设计变量进行测试。Goldenberg 强调说,这将花费长达 16 周的时间,并且每次迭代都需要制作一个新模具。利用金属粘结剂喷射技术,PTI Tech 执行了全面的 DFM 流程,并且在短短四周内多次交付了 275-300 个预生产零件供客户测试,并且无需任何模具。


客户的工程团队执行了功能性测试和破坏性测试。他们还分析了零件原型的结构性能,并对其外观和尺寸进行了微调,而这些都无需投资生产固定工具。设计最终完成后,客户就可以更加放心地订购 MIM 工具。


PTI Tech 团队估计,由于省去了这些步骤,使用粘结剂喷射技术生产功能原型可节省六位数以上的成本,并将开发时间缩短数月。这种快速开发流程能够满足制造商快速向现场交付这些改装零件的需求。由于能够快速交付高质量零件,PTI Tech 提升了客户满意度,巩固了自身的市场地位。同时,也让客户相信 PTI 完全有能力在紧迫的交付期限内提供生产零件。

未来展望

PTI Tech 的许多任务都对零件制造提出了挑战,制造这些任务所需的零件时,需要深入思考和解决各种问题。他们具备了快速制作一系列 MIM 典型原型的能力,因此能够对各种想法进行测试和迭代,直到找到适合的解决方案,而且相比采用机械加工方式生产零件或制作预生产 MIM 成型模具来生产零件,速度要快得多。


这一工艺也让 PTI Tech 团队更有信心地完成模具设计,然后再切割钢材制造出生产工具,同时降低风险。


由于金属粘结剂喷射技术可以帮助 PTI Tech 非常快速地为客户提供可用于预生产的零件,PTI Tech 相信该技术很快就会取代机械加工工艺,用来为许多客户制作零件原型。粘结剂喷射技术还可用于有限批次的过渡生产,这样客户就可以在生产工具还在制造的同时开始进行组装。此外,该技术还可用于在金属注射成型模具成本过高的情况下,生产小批量最终零件。鉴于电梯按钮项目所节省的时间和成本,PTI 确信粘结剂喷射技术为 PTI Tech 及其客户带来了显著的竞争优势。

粘结剂喷射技术能够帮助我们缩短开发时间,对多个想法进行并行测试,最终确定零件设计并直接制造生产工具。”
— Neal Goldenberg,公司总裁
组装、加工和烧结的电梯按钮主体。(从左至右)

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