2024上海医疗设备展看μ-MIM技术如何助力医械研发

2024-02-01

在开始介绍μ-MIM之前，先介绍MIM（金属注射成型），这是一种相对来说不那么现代的金属成型工艺，起源于1970年代的美国，在医疗行业中，MIM件在以下领域里已经得到应用，如腹腔镜手术机器人（直观等）、手术工具、内镜、牙科耗材以及植入器械等。

2024上海医疗设备展Medtec China 了解到现在医疗器械进入微创时代，器械尺寸越小，进入的腔道就越远，对患者的创伤就越小，随之而来的，对器械里的零部件的尺寸也要求越来越小，微型MIM刚好可以满足那些对尺寸和精度有严苛要求的场景。

μ-MIM与常规MIM的生产过程一样，首先将金属粉末与聚合物粘结剂混合，混料后造粒，通过造粒形成类似塑料粒子状的pellet，称之为Feedstock，将这种feedstock混合物注射到模具中，经过一定时间后注射成型出产品，这时产品叫Green Parts，接下来，利用高温、化学或者催化剂的方式将聚合物粘结剂烧掉，让金属粉末粘结在一起形成密实的金属零件，最后，通过后处理步骤，可能是再机加工出特定位置度，同心度等尺寸，可能是激光镭雕出二维码，检验后出货。

在材料应用上，微型MIM与MIM所能应用的材料一样，通常的304、316、17-4、钛、镍、钨以及陶瓷等材料，常规MIM能用的，微型MIM也可以使用，对那些对生物相容性有要求的也可以选择相应的材料。值得一提的是微型MIM还可以使用PEEK材料来生产非金属材质的针头。

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微型MIM与传统MIM不同之处在尺寸和精度上，从下表中可以看出在一些小尺寸（小于5毫米）料件上，微型MIM工艺生产的产品公差可以做到1条，而常规的MIM工艺只能做到3条；在产品致密性或者料件密度上微型MIM更高，最后在薄壁的设计上微型MIM可以做到更薄。

要做到这么精细的程度，对注塑机的维护保养、对模具的精度控制、对注塑工艺的控制以及烧结过程都有很高的要求。

下面介绍一些，微型MIM工艺生产出来的产品，第一个为微型齿轮。下图中的微型齿轮具有复杂而精细的齿形，其旋转外齿的形状错综复杂，且齿轮高仅1厘米，外径仅为1.5厘米。而且这个大的齿轮上，还有一个更小的大概2毫米大小的更小MIM齿轮，这个微型齿轮也可以用MIM件的工艺来生产，作为大齿轮的配套齿轮。

下面是另一种带有旋转内齿的金属齿轮，这也是通过MIM的方式生产，尽管外径仅为1厘米，厚度为3毫米，但微型MIM技术的高精度和对微小尺寸的处理使得这些微型齿轮能够保持出色的性能。

2024上海医疗设备展了解到虽然这两款齿轮用机加工的方式也可以做的出来，但是在大批量生产时，MIM的工艺可以更好的发挥其成本优势。

还有一些是有更复杂设计元素的金属件，如倒扣，复杂内部腔道等刀具根本无法进入的区域，用MIM来做刚好可以克服机加工的不足。

第三种具有代表性的产品是喷嘴的帽子，这种带微孔的针帽，其直径为4毫米，其中在针帽的中心有一个30微米大小的针孔，有些人可能认为这个30微米直径的针孔是通过后续加工出来，实际上不是，这个孔也是通过MIM工艺形成的，只是在烧结后尺寸会缩小，烧结之前这个孔比30微米更大。也正是有这个特性，微型MIM工艺可以做一些常规生产过程如线切割难以切割或者成本非常高的尺寸和形状。

微型MIM工艺在各类微型结构产品都有落地的应用。其中包括内窥镜设备上的复杂结构的零件，以及各类复杂结构的微型齿轮、厚度仅为10微米微型刀片，形状各异的微型手术钳，微型喷嘴等等。

最后，在机加工和MIM工艺的比较上，在同样的复杂度上，如果数量很少，那么机加工是可以考虑的方向，当然也可以考虑先激光3D打印出Green Parts然后再烧结出成品；如果需求量很大，那么在同样的复杂度上，MIM工艺在成本上就是最低的，远低于机加工；而在同样的需求量上，微型MIM比常规MIM更适合复杂结构设计的产品。

目前国内外做MIM的厂家很多，集中在电子行业发达的长三角和珠三角，如精研、富驰、东睦、中铭等等，一些非专业做MIM件的公司也有MIM生产的能力和产线，但是能做微型MIM的目前看还很少。

文章来源：医聊MedTalks

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