MIM技術工藝已成為人形機器人發展的新方向
上海證券等機構最近指出,金屬粉末注射成型技術(簡稱MIM)或成為人形機器人下一個可行的發展新方向。
研究認為,MIM在消費電子、汽車工業?領域應用已經漸趨成熟,未來隨著人形機器人、AI終端設備、智能穿戴設備、高端制造等行業發展和升級,對高精度、高復雜性、高強度等零件需求進一步上升,MIM在精密、復雜、關鍵零部件生產中的優勢將得以進一步凸顯,這使得MIM工藝或迎來藍海市場。部分研究機構稱,特斯拉、宇樹、智元都采用了MIM工藝。

MIM是將現代塑料注射成形技術引進粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈型成型技術,其基本工藝過程是首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練,經制粒后在加熱塑化狀態下(~150℃)用注射成形機注進模腔內固化成形,然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除,最后經燒結致密化得到終極產品。其生產的結構件(金屬結構零件)具有小型化與輕量化、結構特性強、尺寸精度高,表面質量優異等特點。其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫療器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵器及航空航天等產業領域。
MIM復雜結構的一體化成型能力是多家研究機構看好的關鍵。因為MIM通過“粉末+粘結劑→成型→脫脂→燒結”的閉環工藝,可制造傳統機加工難以實現的三維復雜結構。例如內部通孔、盲孔、交叉孔、深腔、薄壁(可至0.2mm)、內外螺紋、齒形、凹槽、凸臺等細節,整體成形多組件集成結構(減少后續組裝工序),類似帶鑲嵌件的復合結構、三維曲面異形件等,MIM都可一次注射成形,可制造出傳統工藝難以實現的超薄壁厚、微小孔洞以及各種異形結構,大幅簡化生產流程。

其次,MIM通過微米級金屬粉末與粘結劑的混合喂料實現近凈成形,在工藝上可適配高強度材料,可適用于包括鐵基合金、鈦合金、液態金屬以及軟磁復合材料在內的豐富材料體系,從而能夠靈活滿足不同零件對強度、硬度、耐腐蝕性及磁性等性能的多樣化需求,同時通過拓撲優化設計實現結構減重,部分材料燒結后表面Ra值可低至1.6~3.2μm,密度超98%,性能接近鍛造件?,而且無需或僅需少量后續拋光即可滿足裝配或外觀要求,減少機加工量,在人形機器人領域可用于制造關節、傳感器等關鍵部件,能幫助人形機器人整機實現材料性能與輕量化的完美平衡。例如,有分析認為諧波減速器柔輪采用MIM工藝后,厚度能進一步下降,同時相比傳統鋼制件減重,但仍保持較強的抗拉強度,滿足機器人關節高壽命要求。
因為MIM工藝主要通過模具精密控制成形,后續燒結收縮均勻,工藝特性決定了其結構件尺寸公差小、精度高,質量相對優異,而且經過3D建模后,MIM工藝還能支持中空結構設計,如人形機器人連桿通過內部蜂窩狀拓撲優化,在保持剛度的同時減重,這種特性特別適合生產小型精密結構件,例如φ10mm的軸類零件,公差可控制在±0.01mm,在保證強度的同時可設計薄壁、中空結構實現輕量化與小型化,業界已經有企業指出,使用MIM技術生產的微型齒輪具有模數小、強度高、設計自由度大、成型成本低等優點,能制造傳感器支架、軸承保持架、連接器等,這使其在靈巧手指驅動齒輪和仿生手手指連接結構件等應用場景中具有良好的發展前景,在機器人領域的應用已進入量產階段。

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