Liquidmetal: metaal spuitgieten met hoge oppervlaktekwaliteit

De Oostenrijkse fabrikant van spuitgietmachines Engel brengt een nieuwe Amerikaanse technologie naar de markt: Liquidmetal. Op een spuitgietmachine maakt men producten van zirkonium legeringen met nieuwe, nooit getoonde eigenschappen. Engel zegt dat Liquidmetal een alternatief is voor MIM (metal injection moulding) en CNC-verspanen.

Spuitgietmachinefabrikant Engel brengt Amerikaanse technologie naar de markt

Liquidmetal wordt vercommercialiseerd door Liquidmetal Technologies in het Amerikaanse Rancho Santa Margarita (Californië). Engel is de exclusieve partner uit de machinebouw voor de Amerikanen. De ontwikkeling van het materiaal en het proces is gedaan aan het California Institute of Technology.

Amorfe metalen

Met deze technologie zeggen de beide bedrijven een heel nieuwe materiaalklasse te introduceren, glasmetaal. De legeringen hebben een amorfe structuur. De producten die ermee gemaakt worden, zijn extreem hard maar tegelijkertijd elastisch. Staal heeft bijvoorbeeld een elasticiteit van 0,2%, titaan van 1%. Liquidmetal legeringen hebben een elasticiteitswaarde van 2%. Het specifieke gewicht is gering en de corrosiebestendigheid hoog. Het materiaal is sterker dan het sterkste titanium. De oppervlakteruwheid is doorgaans beter dan 0,05 µm (0,8 tot 1,6 µm bij MIM). Het materiaal leent zich voor de productie van mechanisch zwaar belaste precisiecomponenten.

Aangepaste spuitgiettechnologie

Deze worden gemaakt op een aangepaste spuitgietmachine, die Engel onlangs in Oostenrijk aan een groep klanten heeft gedemonstreerd. Het materiaal is beschikbaar in de vorm van een ronde staaf. Deze wordt met een robot in de smeltkamer van de machine gebracht. Dit is een hoogvauümkamer waarin de temperatuur inductief wordt opgevoerd zodat het materiaal smelt. Het vloeibare materiaal wordt in de verwarmde matrijs geïnjecteerd. Tijdens het snelle afkoelen ontstaat de specifieke structuur. Het aanspuitpunt moet met waterstraalsnijden of een mechanische bewerking later verwijderd worden.

Alternatief voor CNC verspanen en MIM

Engel laat weten dat Liquidmetal de nadelen van zowel CNC-verspanen als MIM teniet doet. Het nadeel van verspanen ten opzichte van het nieuwe spuitgietproces is dat het tijd- en kostenintensief is. Het nadeel van MIM is dat het onderdeel dat uit de spuitgietmachine komt bestaat uit metaal, verpakt in kunststof. Deze kunststof moet er via een tweede stap – sinteren – uit worden gehaald. Bovendien leidt dit dikwijls tot ruwe oppervlakken.

Cyclustijden 2 tot 3 minuten

Dat laatste is dus niet het geval bij het spuitgieten van Liquidmetal. De cyclustijden van het spuitgieten van precisiecomponenten ligt tussen de 2 en 3 minuten. De oppervlaktekwaliteit is hoog. Er ontstaat geen afval, omdat de aanspuiting gerecycled kan worden. Engel ziet onder andere toepassingen in de medische industrie en lucht- en ruimtevaart. Heupprothesen of stents kun je er bijvoorbeeld mee maken. Ook in de horloge-industrie zijn de eerste toepassingen al gevonden. Engel heeft in het Technikum naast het hoofdkantoor in het Oostenrijkse Schwertberg een Liquidmetal machine beschikbaar voor testen.

Designguide

Liquidmetal Technologies heeft op de website een designguide gepubliceerd. Aan de hand van deze ontwerpregels kan men componenten identificeren die geëigend zijn voor het nieuwe materiaal.