Порошковая металлургия (PM) и металлическое литьё под давлением (MIM): точная сила, меняющая традиционное производство

От крупных авиационных двигателей до лотков для SIM-карт смартфонов, технология порошковой металлургии, известная как "неплавленное спекание", меняет облик современной промышленности.

В августе 2025 года генеральный директор Tesla Маск в прямом эфире объявил, что третье поколение гуманоидных роботов Optimus V3 сразу перейдет к массовому производству, особо отметив, что в одном роботе будет использовано более 200 деталей, изготовленных методом MIM.

Почти одновременно в провинции Аньхой на авиационной линии производства порошков было добавлено 6 новых производственных линий, и после запуска в начале сентября годовая производственная мощность высокосферического алюминиевого порошка достигнет 1500 тонн. В Паньчжихуа, провинция Сычуань, компания Shangcai 3D уже запустила производство титанового порошка в объеме тысяч тонн и продолжает расширяться с ежегодным приростом в тысячу тонн.

01 Что такое порошковая металлургия?

Порошковая металлургия (PM) — это технология производства металлических материалов, композитов и различных изделий из металлических порошков (или смесей металлических и неметаллических порошков) посредством формовки и спекания.

Ее основная идея — "неплавленное спекание", то есть металлургическое соединение порошковых частиц достигается за счет атомарной диффузии при температуре ниже точки плавления металла.

Основные этапы традиционной порошковой металлургии включают: подготовку порошка → предварительную обработку порошка → формовку → спекание → последующую обработку. Каждый этап имеет свои ключевые технологические барьеры, особенно процесс спекания, который требует точного контроля температуры и времени в защитной атмосфере.

02 Что такое металлическое литье под давлением (MIM)?

Металлическое литье под давлением (MIM) сочетает в себе возможности формовки пластмасс и преимущества материалов порошковой металлургии.

MIM позволяет производить высокоточные, высокопрочные и полностью плотные металлические детали. Процесс начинается с смешивания металлического порошка с связующим веществом для получения гранулированного "питателя", который затем нагревается и впрыскивается в форму, после чего следуют этапы удаления связующего и спекания для получения конечного продукта.

Технология MIM особенно ценится за возможность производства мелких сложных деталей, при массовом производстве значительно повышая эффективность использования материалов и снижая затраты.

03 Техническое соперничество PM и MIM

Хотя PM и MIM относятся к одной семье порошковой металлургии, между ними существуют значительные различия во многих аспектах.

По сырью: PM использует более крупные металлические порошки (около 50-150 мкм), тогда как MIM требует очень мелких сферических порошков (около 5-20 мкм) для обеспечения хорошей текучести и формуемости.

Процесс формовки — самое заметное различие. PM в основном использует прессование в жестких формах с односторонним или двусторонним высоким давлением; MIM же похож на литье пластмасс, где питатель впрыскивается под низким давлением в сложные полости формы.

Этап удаления связующего — ключевой для MIM. Требуется специальное оборудование (растворители, катализаторы, термическое удаление связующего) для медленного и полного удаления связующего, что занимает много времени и требует высокой квалификации. В традиционном PM этот этап отсутствует или ограничивается простым сгоранием небольшого количества смазки.

Процесс спекания также отличается. После спекания PM происходит небольшая усадка (около 0,5%), размеры легко контролируются; у MIM усадка значительная и равномерная (около 15-20%), что требует точного проектирования размеров формы для компенсации.

Характеристики конечного продукта: изделия PM имеют относительно простую форму, чаще всего двухмерные цилиндрические или пластинчатые структуры, без боковых впадин или зацепов, плотность обычно 80-90% от теоретической; MIM позволяет формовать трехмерные сложные формы, такие как турбины, боковые впадины, резьбы, с плотностью 96-99% от теоретической, с характеристиками, близкими к кованым изделиям.

По материалам: PM преимущественно использует железо- и медьсодержащие материалы; MIM же охватывает широкий спектр, включая нержавеющую сталь, быстрорежущие стали, вольфрамовые и титановые сплавы.

Структура затрат: у PM высокая стоимость форм, но низкая себестоимость единицы продукции, что делает его очень подходящим для массового производства (свыше сотен тысяч изделий в год); у MIM высокая стоимость форм и разработки технологии, подходит для средних и больших партий (от десятков тысяч до миллионов изделий в год) сложных деталей.

## 04 Дифференциация и интеграция областей применения

Технология PM широко применяется в таких структурных деталях, как шестерни коробок передач автомобилей, шатуны двигателей, маслонаполненные подшипники, где форма относительно простая и спрос высок.

Технология MIM специализируется на производстве мелких точных деталей: корпусах часов, прицелах оружия, хирургических лезвиях, брекетах для выравнивания зубов, лотках для SIM-карт. С ростом индустрии гуманоидных роботов MIM получил новый импульс развития.

Почти все ведущие мировые компании по производству гуманоидных роботов, такие как Tesla, Figure AI, Unitree Robotics, UBTech, в 2025 году увеличили использование деталей MIM в своих новых массовых моделях.

Данные отрасли показывают, что в 2025 году мировой рынок гуманоидных роботов достигнет 6,5 млрд юаней, при этом Китай занимает более 70%, а проникновение технологии MIM в ключевых компонентах превысит 50%.

В области высокотехнологичных применений технологии горячего изостатического прессования (HIP) интегрируются с традиционной порошковой металлургией и аддитивным производством. Например, компания Baoti недавно приобрела оборудование HIPEX1250 для повышения производственных возможностей в области титановых и других высокотехнологичных материалов.

Технология горячего изостатического прессования позволяет устранить внутренние замкнутые дефекты, увеличивая усталостную прочность аддитивно произведенных и литых титановых сплавов в 5-10 раз, и уже широко применяется в аэрокосмической, 3C и медицинской имплантологической отраслях.

## 05 Цепочка поставок и рыночные перспективы

Рынок MIM в Китае продолжает расти и к 2025 году ожидается достижение объема в 12,19 млрд юаней, что составляет более 55% мирового рынка. По областям применения китайский рынок MIM в основном сосредоточен в сфере потребительской электроники, где доля мобильных приложений составляет 59,1%.

Порошковая металлургия также является приоритетной отраслью для развития местных правительств. Например, в районе Ганчу города Цзинань развиваются 32 предприятия порошковой металлургии с годовой мощностью производства порошков 300 тысяч тонн и изделий 65 тысяч тонн, а в первой половине 2025 года объем производства достиг 1,061 млрд юаней, что на 20,8% больше по сравнению с прошлым годом.

Ведущая компания Shandong Luyin New Materials Technology Co., Ltd. стала национальным чемпионом в производстве, национальным специализированным и инновационным малым гигантом, единственной в Азии базой по производству металлических порошков с тремя линиями: восстановительного порошка, атомизированного порошка и порошков специальных сплавов, занимая третье место в мире и первое в Азии по объему производства порошков.

В области технологических инноваций исследовательские институты и предприятия исследуют более передовые процессы подготовки и формовки порошков. Например, в одном из исследований использовалась композитная система из переработанных порошков α+β предварительного сплава и элементных порошков, с помощью порошковой металлургии в сочетании с многоступенчатой горячей прокаткой и старением был изготовлен метастабильный β-титан-сплав с одновременным повышением прочности на разрыв (1540 МПа) и удлинения (7,61%).

06 Будущие тенденции развития

Будущее развитие технологии порошковой металлургии будет характеризоваться многообразием направлений:

Эффективность и интеллектуализация: оборудование для распыления металлического порошка будет интегрировано с передовыми системами управления, датчиками и алгоритмами искусственного интеллекта, обеспечивая автоматизированное производство, мониторинг в реальном времени и интеллектуальную оптимизацию.

Высокая точность и высокая однородность: за счет улучшения конструкции распылительных сопел, оптимизации управления воздушным потоком и точного контроля температуры расплавленного металла будет производиться металлический порошок с более узким распределением размеров частиц и более высокой сферичностью.

Многообразие материалов и многофункциональность: оборудование сможет обрабатывать различные металлы и их сплавы, а также изготавливать металлические матричные композиты и нанопорошки.

Экологичность и устойчивое развитие: оборудование будет снижать загрязнение окружающей среды за счет технологических инноваций, поддерживать переработку и повторное использование металлического порошка, способствуя развитию экономики замкнутого цикла.

Американское общество по материалам и испытаниям (ASTM) разрабатывает новый стандарт, направленный на установление технических норм для обнаружения, количественного определения и классификации загрязнителей в металлическом порошковом сырье для аддитивного производства, что поможет повысить уровень контроля качества в отрасли.

С быстрым развитием таких отраслей, как робототехника, новые источники энергии и аэрокосмическая промышленность, спрос на сложные и точные компоненты на рынке стремительно растет.

Использование более 200 деталей MIM в одном роботе Tesla Optimus V3 — это только начало. В будущем, с распространением Интернета вещей и умных носимых устройств, технология порошковой металлургии будет трансформировать наш материальный мир на еще более мелком уровне.

Как традиционная порошковая металлургия (PM), так и MIM переходят от «производства» к «умному производству», от «невидимого» к «явному», становясь основой высокотехнологичного производства.