Von Luft- und Raumfahrttriebwerken bis hin zu SIM-Kartenfächern für Smartphones – eine Pulvermetallurgietechnologie namens «Sintern ohne Schmelzen» prägt die moderne Fertigung neu.

Im August 2025 kündigte Tesla-CEO Elon Musk in einer Live-Übertragung an, dass der humanoider Roboter der dritten Generation, Optimus V3, direkt in die Massenproduktion gehen wird; er erwähnte dabei ausdrücklich, dass jeder Roboter über 200 MIM-Teile verwenden wird.

Fast zeitgleich hat Anhui Zhongti New Materials sechs neue Produktionslinien für pulverförmige Materialien in Luft- und Raumfahrtqualität hinzugefügt; nach Beginn der Produktion Anfang September wird seine jährliche Produktionskapazität für hochsphärisches Aluminiumlegierungspulver 1.500 Tonnen erreichen. In Panzhihua, Sichuan, hat Shangcai 3D eine Titanlegierungspulver-Kapazität im Tonnengehalt von tausend Tonnen freigegeben und expandiert kontinuierlich mit einer zusätzlichen Kapazität von jeweils tausend Tonnen pro Jahr.

01 Was ist Pulvermetallurgie?

Die Pulvermetallurgie (PM) ist eine Verfahrenstechnologie, bei der Metallpulver (oder Gemische aus Metall- und Nichtmetallpulvern) als Rohmaterialien eingesetzt werden, die geformt und gesintert werden, um metallische Werkstoffe, Verbundwerkstoffe sowie verschiedene Arten von Produkten herzustellen.

Sein Kernkonzept ist «Sintern ohne Schmelzen», d. h. die metallurgische Bindung zwischen Pulverpartikeln wird durch atomare Diffusion bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls erreicht.

Die wichtigsten Produktionsstufen der traditionellen Pulvermetallurgie umfassen: Pulverherstellung → Pulvervorbehandlung → Formgebung → Sintern → Nachbearbeitung. Jede dieser Stufen weist entscheidende technische Schwellenwerte auf; insbesondere der Sintervorgang erfordert eine präzise Steuerung von Temperatur und Zeit in einer schützenden Atmosphäre.

02 Was ist Metallspritzguss?

Das Metall-Injektionsformen (MIM) kombiniert die Formgebungsfähigkeit des Kunststoff-Spritzgusses mit den materialtechnischen Vorteilen der Pulvermetallurgie.

MIM kann hochpräzise, hochfeste und vollständig dichte Metallteile herstellen. Bei diesem Verfahren wird zunächst Metallpulver mit einem Bindemittel gemischt, um ein körniges «Feedstock» zu erhalten, das anschließend erhitzt und in Formhohlräume eingespritzt wird; danach erfolgt die Entbinderung und Sinterung, um das Endprodukt zu erhalten.

Die MIM-Technologie wird bevorzugt für die Herstellung kleiner, komplexer Bauteile eingesetzt; sie verbessert die Materialausnutzung erheblich und senkt die Kosten bei der Massenproduktion.

03 Der technische Wettbewerb zwischen PM und MIM

Obwohl PM und MIM beide zur Familie der Pulvermetallurgie gehören, weisen sie in vielen Aspekten erhebliche Unterschiede auf.

In Bezug auf Rohmaterialien verwendet PM gröbere Metallpulver (ca. 50–150 μm), während MIM äußerst feine kugelförmige Pulver (ca. 5–20 μm) benötigt, um eine gute Fließfähigkeit und Formbarkeit zu gewährleisten.

Der Formprozess ist der offensichtlichste Unterschied. Bei PM wird hauptsächlich das Formpressen eingesetzt, bei dem ein- oder zweiseitig hoher Druck in starren Formen ausgeübt wird; MIM ähnelt dem Kunststoffspritzguss: Dabei wird das Beschickungsmaterial unter niedrigem Druck in komplexe Hohlraumformen eingespritzt.

Der Entbinderungsschritt ist einzigartig und entscheidend für das MIM-Verfahren. Spezialisierte Anlagen (Lösungs-, katalytische, thermische Entbinderung) sind erforderlich, um den Binder langsam und gründlich zu entfernen – ein zeitaufwendiger und technisch anspruchsvoller Prozess. Bei herkömmlichen PM fehlt dieser Schritt entweder ganz oder erfordert lediglich das einfache Abbrennen kleiner Mengen Schmiermittel.

Es bestehen auch Unterschiede im Sinterprozess. Beim PM-Sintern ergibt sich eine minimale Schrumpfung (ca. 0,5 %), was die Größenkontrolle erleichtert; beim MIM-Sintern führt der Prozess zu einer deutlichen, gleichmäßigen linearen Schrumpfung (ca. 15–20 %), weshalb eine präzise Auslegung der Formabmessungen erforderlich ist, um dies auszugleichen.

Endgültige Produktmerkmale: PM-Produkte weisen relativ einfache Formen auf, meist zweidimensionale säulenförmige oder plattenförmige Strukturen, ohne seitliche Hinterschneidungen oder Widerhaken; ihre Dichten liegen in der Regel bei 80–90 % der theoretischen Dichte. MIM hingegen kann beliebig komplexe dreidimensionale Formen wie Turbinen, seitliche Hinterschneidungen, Gewinde usw. herstellen, wobei die Dichten bis zu 96–99 % der theoretischen Dichte erreichen und die Leistung nahe an Schmiedeteilen liegt.

In Bezug auf das Materialangebot verwendet PM hauptsächlich eisenbasierte und kupferbasierte Werkstoffe; MIM ist sehr breit gefächert und umfasst unter anderem Edelstahl, Hochgeschwindigkeitsstahl, Wolframlegierungen, Titanlegierungen und mehr.

Kostenstruktur: Die Werkzeugkosten für PM sind hoch, aber die Stückkosten sind äußerst niedrig, weshalb sich dieses Verfahren hervorragend für die Großserienproduktion eignet (jährliche Produktion von Hunderttausenden oder mehr Teilen); die Kosten für Werkzeug- und Prozessentwicklung bei MIM sind sehr hoch und eignen sich daher für die mittlere bis große Serienproduktion (jährliche Produktion von Zehntausenden bis Millionen von Teilen) komplexer Bauteile.

## 04 Differenzierung und Integration von Anwendungsszenarien

Die PM-Technologie wird häufig bei Bauteilen wie Automobilgetriebezahnrädern, Motorkolbenstangen und ölhaltigen Lagern eingesetzt, die relativ einfache Formen aufweisen und eine große Nachfrage haben.

Die MIM-Technologie zeichnet sich durch die Herstellung winziger Präzisionsteile aus: etwa Uhrengehäuse, Waffenvisiere, chirurgische Messer, kieferorthopädische Brackets, SIM-Kartenfächer für Smartphones usw. Mit dem Aufschwung der eingebetteten Robotikbranche hat die MIM-Technologie neue Wachstumspunkte gefunden.

Fast alle weltweit führenden humanoiden Roboterunternehmen wie Tesla, Figure AI, Unitree Robotics und UBTECH haben den Einsatz von MIM-Teilen in ihren neuesten massenproduzierten Robotern im Jahr 2025 erhöht.

Branchendaten zeigen, dass die globale Marktgröße für humanoide Roboter im Jahr 2025 voraussichtlich 6,5 Milliarden Yuan erreichen wird, wobei China über 70 % ausmachen wird. Unter diesen Anteilen hat die Durchdringungsrate der MIM-Technologie bei Kernkomponenten bereits 50 % überschritten.

In hochwertigen Anwendungsbereichen werden Technologien wie das Heißisostatische Pressen (HIP) mit der traditionellen Pulvermetallurgie und der additiven Fertigung kombiniert. So hat beispielsweise die Baoti Co., Ltd. kürzlich HIP-Ausrüstung des Typs HIPEX1250 erworben, um ihre Fertigungsfähigkeiten für hochwertige Werkstoffe wie Titanlegierungen zu verbessern.

Die HIP-Technologie kann innere geschlossene Defekte beseitigen und verbessert die Ermüdungslebensdauer von additiv gefertigten Titanlegierungen, gegossenen Titanlegierungen sowie anderen Materialien um das 5- bis 10-fache. Sie wird heute in der Luft- und Raumfahrt, in der 3C-Branche sowie bei medizinischen Implantaten breit eingesetzt.

## 05 Industriekette und Marktaussichten

Die Marktgröße für MIM in China wächst weiter und dürfte bis 2025 12,19 Milliarden Yuan erreichen, was mehr als 55 % des weltweiten Marktes ausmachen wird. In Bezug auf die Anwendungsbereiche konzentriert sich der chinesische MIM-Markt derzeit hauptsächlich auf Unterhaltungselektronik; dabei entfallen 59,1 % auf Anwendungen in Mobiltelefonen.

Die Pulvermetallurgie-Industrie ist ebenfalls eine wichtige Spezialindustrie, die von den lokalen Regierungen entwickelt wird. So hat der Bezirk Gangcheng in der Stadt Jinan 32 Unternehmen für Pulvermetallurgie aufgebaut, mit einer jährlichen Pulverproduktionskapazität von 300.000 Tonnen und einer Produktionskapazität von 65.000 Tonnen. Im ersten Halbjahr 2025 erzielte diese Industrie einen Produktionswert von 1,061 Milliarden Yuan, was einem Anstieg von 20,8 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.

Führende Unternehmen wie die Shandong Luyin New Materials Technology Co., Ltd. sind zu nationalen Spitzenunternehmen im Bereich der Fertigung sowie zu nationalen spezialisierten und innovativen «Kleinen Riesen» gewachsen. Es handelt sich um die einzige Metallpulverproduktionsstätte in Asien mit drei Produktionslinien für Reduktionspulver, zerstäubtes Pulver und Speziallegierungspulver; sie nimmt weltweit den dritten und in Asien den ersten Platz bei der Pulverproduktion ein.

In Bezug auf technologische Innovationen erforschen Forschungseinrichtungen und Unternehmen fortschrittlichere Verfahren zur Pulverherstellung und -formgebung. So haben beispielsweise einige Studien ein Verbundsystem aus recycelten α+β-Vorlegierpulvern und elementaren Pulvern eingesetzt, um mittels Pulvermetallurgie in Kombination mit mehrfachem Warmwalzen und Alterungsbehandlung eine metastabile β-Titanlegierung zu erzeugen, deren Zugfestigkeit (1540 MPa) und Dehnung (7,61 %) synergistisch verbessert wurden.

06 Zukünftige Entwicklungstrends

Die zukünftige Entwicklung der Pulvermetallurgietechnologie wird einen diversifizierten Trend aufweisen:

Effizienz und Intelligenz: Die Ausrüstung zur Herstellung von Metallzerstäubungspulvern wird fortschrittliche Steuerungssysteme, Sensoren und Algorithmen für künstliche Intelligenz integrieren, um eine automatisierte Produktion, Echtzeitüberwachung und intelligente Optimierung zu ermöglichen.

Hohe Präzision und hohe Konsistenz: Durch die Verbesserung des Sprühdüsen-Designs, die Optimierung der Luftstromsteuerung sowie die präzise Regelung der Temperatur des geschmolzenen Metalls werden Metallpulver mit engerer Partikelgrößenverteilung und höherer Sphärizität hergestellt.

Multi-Material und Multi-Funktionalität: Das Gerät wird in der Lage sein, verschiedene Metalle und ihre Legierungen zu verarbeiten sowie sogar Metallmatrix-Verbundwerkstoffe und Nanopulver herzustellen.

Grüne und nachhaltige Entwicklung: Die Ausrüstung wird durch technologische Innovationen die Umweltverschmutzung reduzieren, das Recycling und die Wiederverwendung von Metallpulvern unterstützen sowie die Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft fördern.

Die American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelt einen neuen Standard, der technische Spezifikationen für die Erkennung, Quantifizierung und Klassifizierung von Verunreinigungen in Metallpulver-Vorprodukten für die additive Fertigung bereitstellen soll und damit zur Verbesserung der Qualitätskontrolle in der gesamten Branche beitragen wird.

Mit der raschen Entwicklung von Branchen wie der verkörperten Robotik, der neuen Energien und der Luft- und Raumfahrt erlebt die Marktnachfrage nach komplexen und präzisen Komponenten ein explosives Wachstum.

Der Einzelroboter Optimus V3 von Tesla verwendet mehr als 200 MIM-Teile – und das ist erst der Anfang. In Zukunft, mit der Verbreitung des Internets der Dinge und intelligenter tragbarer Geräte, wird die Pulvermetallurgie-Technologie unsere materielle Welt in noch feineren Maßstäben umgestalten.

Ob traditionelle PM oder MIM – beide sind auf dem Weg vom «Herstellen» zum «intelligenten Fertigen», von «unsichtbar» zu «sichtbar» und werden zum grundlegenden Rückgrat der hochwertigen Fertigungsindustrien.