Micro-injection en PIM

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Etude de cas : Roue de turbine moulée du premier coup de presse.

Le projet de recherche SFB 499, conduit par le Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en Allemagne, travaille sur la chaine processus pour le développement de micro pièces hautement contraintes réalisée en alliage céramique ou métal.

Le Coeur d'un démonstrateur micro turbine est une roue de guidage réalisée en ZrO₂.

Dans un premier temps, le système d‚alimentation de cette roue de guidage a été conçu avec 3 points d'injection, ce qui donnait à la simulation un moulage incomplet, nécessitait une pression de remplissage élevée et donnait des lignes de soudure dans les lames de turbine, ce qui peut entrainer une performance réduite. Ayant acquis cette information, tôt dans la conception, cela a permis de réagir très rapidement , et de créer un nouveau design optimisé des canaux pour un coût réduit sans ré-usinage sur des machines coûteuses

Des améliorations notables

Lors de l'itération d'après, le nombre de point d'injection a été augmenté à 8 et tous les angles ont été arrondis pour améliorer les conditions d'écoulement du matériau fondu. Pour supprimer les lignes de soudure dans les zones fonctionnelles, chaque point d'injection a été positionné au milieu de chaque lame. Comme résultat, le moule était rempli avec une pression quatre fois moindre sans défaut. De plus les lignes de soudure ont été relocalisées entre les lames dans des régions non fonctionnelles.

La micro roué moulée montrait un beau contour extérieur sans défaut visible. Le moule avec les inserts optimisés et canaux d'alimentation amélioré donnait un processus stable et répliquable, convenable pour une production de masse sans itération additionnelle.

Les pièces frittées avaient une densité de 99% par rapport à la densité théorique, sans retassure et autre défauts, et présentait un retrait linéaire autour de 21%. «Cette production du 1^er coup de presse a été obtenue grâce à l'utilisation efficace de la simulation d‚injection dès les premières étapes de conception, et basée sur des données feedstock (matière) bien caractérisées.» concluent les auteurs dans leur publication. «La simulation d'injection doit être comprise comme un outil valable et fiable et doit être utilisée et bien introduite dans le processus de développement pièce et outillage. Seulement alors, les potentiels des succès des pièces micro PIM décrites peuvent être obtenues» ajoutent-ils. <<

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Source de l'article: SIGMA Engineering GmbH.

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