Engel en Liquidmetal spuitgieten amorfe legering

Engel uit Schwertberg (AT) en het Amerikaanse Liquidmetal Technologies brengen een nieuwe spuitgiettechnologie op de markt voor metaallegeringen met nieuwe materiaaleigenschappen. De legering die wordt toegepast is zirkonium.

Liquidmetal staat voor een materiaal met nieuwe karakteristieken. De zirkonium legeringen bestaan uit een amorfe structuur, ook wel aangeduid als een glasmetaal. Producten die van dit materiaal gemaakt worden, zijn extreem hard en hebben tegelijkertijd een hoge elasticiteit van 2%. Om een idee te geven: staal heeft een elasticiteit van 0,2% en titanium 1%. Daarnaast is de specifieke massa van Liquidmetal legeringen gering en is het materiaal goed bestand tegen corrosie. Door deze eigenschappen is het materiaal goed geschikt voor precisiecomponenten die mechanisch zwaar belast worden.

Spuitgiettechnologie herontwikkeld

Om deze nieuwe Liquidmetal legeringen te kunnen spuitgieten, heeft Engel een nieuwe spuitgietmachine ontwikkeld die gebaseerd is op de bestaande elektrische Engel e-motion. Het grootste verschil tussen een Liquidmetal machine en een conventionele spuitgietmachine voor de verwerking van kunststoffen ligt in de injectie-eenheid. Het materiaal komt in de vorm van een ronde staven. Deze worden geautomatiseerd in de smeltkamer van de machine gebracht. Onder een hoogvacuüm wordt het materiaal met inductie gesmolten. In plaats van een schroef, is de machine voorzien van een zuiger waarmee het vloeibare materiaal in de verwarmde matrijs wordt geïnjecteerd. Het materiaal verkrijgt zijn amorfe structuur tijdens het snelle afkoelen in zuurstofloze condities. De delen worden met een standaard robot uit de matrijs gehaald en waar nodig nabewerkt met waterstraalsnijden of een mechanische bewerking.

Voordelen

Met Liquidmetal presenteert Engel een alternatief voor MIM (metal injection molding) en CNC-verspanen. De techniek biedt een aantal voordelen ten opzichte van deze traditionele methoden. Zo levert de Liquidmetal methode direct kant-en-klare onderdelen met een hoge oppervlaktekwaliteit in een enkele stap en met korte cycli. In tegenstelling tot CNC-verspanen, is dit een snelle en kostenefficiënte productiemethode (bij kleine series en enkelstuks gaat dit uiteraard niet op). Het nadeel van MIM is dat dit spuitgietproces niet geschikt is voor legeringen. Het materiaal dat bij MIM gebruikt wordt, bestaat uit metaal verpakt met kunststof. Na het spuitgieten moet het kunststof met een sinterproces worden verwijderd. Dit proces leidt vaak tot ruwe oppervlakken die nabewerkt dienen te worden.

Al deze nadelen zijn niet van toepassing bij de Liquidmetal technologie. De cyclustijden liggen tussen de 2 min en 3 min en de werkstukken beschikken direct over een hoge oppervlaktekwaliteit. Bovendien kan het materiaal gerecycled worden dus er ontstaat geen afval. Met name in de medische- en militaire industrie en de lucht- en ruimtevaart ziet Engel toepassingen voor de Liquidmetal technologie.