Fabricación aditiva MIM

Índice

fabricación aditiva mim se refiere a un proceso industrial para producir piezas metálicas pequeñas y complejas en grandes volúmenes. Una materia prima compuesta de polvo metálico se moldea en estado verde mediante equipos de moldeo por inyección, se deforma y, a continuación, se sinteriza para alcanzar la densidad total.

El MIM aprovecha la flexibilidad geométrica del moldeo por inyección de polímeros y el conformado en verde con la capacidad de rendimiento de las aleaciones metálicas. Con los procesos de fabricación aditiva ampliando las opciones, esta guía cubre las composiciones MIM, propiedades, aplicaciones, especificaciones, flujos de proceso, proveedores, compensaciones y preguntas frecuentes.

fabricación aditiva mim

Composición de las aleaciones MIM

Existen muchas composiciones disponibles como materias primas para el MIM:

MaterialAleaciones comunesVisión general
Acero inoxidable316L, 17-4PH, 420Resistente a la corrosión, gran dureza, para usos médicos
Acero para herramientasH13, P20Alta resistencia, resistencia al calor, para utillaje moldeado
Aleación de aluminio2024, 6061, 7075Ligereza, alta relación resistencia/peso
Aleación de titanioTi-6Al-4VLigero, resistente a la corrosión y de alta resistencia para usos aeroespaciales
Aleación de níquelInconel 625 y 718Resistencia al calor/corrosión adecuada para turbomaquinaria
TungstenoWHA, WCDensidad extremadamente alta perfecta para aplicaciones de equilibrado

Disponemos de formulaciones estándar y personalizadas en función de las necesidades.

Propiedades de fabricación aditiva mim

Además de la composición adaptada a los requisitos de rendimiento, las propiedades resultantes clave incluyen:

PropiedadDescripción
DensidadOscila entre una densidad cercana a la del metal puro y una densidad teórica superior a 95%.
Resistencia a la tracción250 MPa a más de 1300 MPa en función de las estrategias de refuerzo
DurezaHasta 70 HRC en función de la aleación elegida
Resistencia a la corrosiónPosibilidad de distintos niveles de resistencia en función de las composiciones seleccionadas
Rugosidad de la superficieComo moldeado <6 μm Ra hasta <0,2 μm Ra después del chapado/pulido.
Geometría complejaEl moldeo permite formas intrincadas inalcanzables con otros procesos
Resolución de característicasRanuras, orificios y roscas pequeñas de hasta ~100 μm " realizables
Grosor de la paredParedes de hasta ~0,25 mm moldeadas en función de la geometría
ToleranciasTolerancias más estrictas que la AM metálica, ±0,3% de dimensiones típicas

Estas capacidades hacen que el MIM sea adecuado para componentes de precisión de uso final.

Aplicaciones de la fabricación aditiva MIM

La flexibilidad geométrica y la composición a medida del MIM se adaptan a diversos sectores:

IndustriaEjemplos de componentes
AutomociónEngranajes, balancines, componentes del turbocompresor
AeroespacialÁlabes de turbina, impulsores, álabes guía de tobera
Armas de fuegoGatillos, seguros, correderas, expulsores, bozales
Médico/DentalMangos de bisturí, pinzas, placas de cráneo, coronas
Petróleo y gasPiezas de válvulas, incluidos cuerpos, vástagos y actuadores
MicroelectrónicaEscudos, conectores, clavijas, espaciadores, actuadores

El MIM también ayuda a crear insertos de utillaje capaces de realizar operaciones de moldeo/conformado de producción en serie.

Especificaciones de la materia prima MIM

Las propiedades de la materia prima requieren un control cuidadoso de la tolerancia y la capacidad de las características:

ParámetroEspecificación típicaMétodo de ensayo
Granulometría del polvo3 - 20 μmDifracción láser
Carga de polvo>55 vol%Análisis termogravimétrico
Densidad aparente del polvo2,5 - 4 g/cm3Caudalímetro Hall
Densidad del grifo>4 g/cm3Volúmetro de toma
Curva de viscosidadDepende de la velocidad de cizallamientoReometría capilar
Distribución del tamaño de los gránulos2 - 4 g sensibles a la formaTamizado

Estas especificaciones favorecen la fluidez del molde al tiempo que garantizan la resistencia del cuerpo verde y del sinterizado.

Visión general del proceso de fabricación MIM

  1. Desarrollar materia prima compuesta con el sistema deseado de polvo + aglutinante
  2. Peletización de la materia prima para un control volumétrico preciso de la granalla
  3. Piezas moldeadas por inyección con tolerancias y acabados superficiales ajustados
  4. Descortezar químicamente y eliminar el contenido polimérico
  5. Pellets sinterizados a una densidad teórica >92%
  6. Mecanizar los elementos necesarios si la geometría lo permite
  7. Si es necesario, aplique un chapado, un tratamiento térmico, un revestimiento, etc. suplementarios.
  8. Pruebas de garantía de calidad y validación para la producción

Se sigue optimizando para aumentar la fiabilidad con grandes volúmenes.

Proveedores de equipos y materias primas para MIM

EmpresaMaterialesCapacidades
BASFAmplia gama de aleaciones MIMMaterias primas de calidad total
Sandvik Osprey316L, 17-4PH, másLa experiencia en atomización se traslada al MIM
MPPAceros para herramientas, aceros inoxidables, a medidaLíderes también en equipos MIM
Innovaciones CNAleaciones personalizadasEspecialistas en composiciones novedosas
Parmatech CorpAleaciones de Ti, aceros para herramientas, aleaciones de Fe, exóticosEquipos y materias primas

Los proveedores ofrecen equipos complementarios como máquinas de moldeo y hornos para permitir la producción llave en mano.

Ventajas y desventajas de la tecnología MIM AM

Pros:

  • Geometrías y ensamblajes muy complejos consolidados
  • Excelentes propiedades mecánicas gracias a granos finos uniformes
  • Gran resolución de acabado superficial como moldeado
  • Escalabilidad probada de la producción en masa una vez cualificada
  • Bajo desperdicio de materia prima en comparación con la impresión sobre metal
  • Aprovecha los conocimientos técnicos existentes sobre moldeo por inyección

Contras:

  • Elevados costes iniciales de formulación de materias primas y utillaje
  • Cualificación intensiva de nuevas piezas y aplicaciones
  • Tamaño limitado a menos de varios kilos
  • Limitado a aleaciones disponibles en polvo
  • Resistencia última generalmente inferior a la de las piezas forjadas
  • Coste por pieza superior a otros procesos hasta >10k de volumen

El MIM es ideal para componentes metálicos pequeños y complejos, gracias a su sólida trayectoria.

fabricación aditiva mim

Preguntas frecuentes

¿Cómo de pequeñas son las características que puede moldear prácticamente el MIM?

Los límites inferiores típicos se sitúan en torno a las 100-150 micras para el diámetro del orificio y los grosores de pared del molde en torno a los 0,3 mm (~12 milésimas de pulgada), más finos en determinadas geometrías.

¿Qué determina los límites de tamaño de las piezas MIM?

Dificultad general para manejar formas de pared delgada de más de aproximadamente 5" de longitud de flujo sin pandeo ni distorsión. Espesor máximo normalmente inferior a 0,5" y pesos de hasta 5 libras.

¿Permite el MIM los materiales compuestos con gradación funcional (FGM)?

Sí, los procesos de moldeo avanzados admiten ahora porosidades a medida o materias primas multipolvo graduadas espacialmente dentro de un único componente moldeado durante la fabricación.

¿Cuántas aleaciones se comercializan como materia prima para el MIM?

Existen más de 60 formulaciones básicas: los aceros inoxidables de la serie 300 representan más de 50% del mercado total, seguidos de los aceros para herramientas, las aleaciones de titanio y las superaleaciones de níquel, que están experimentando un crecimiento.

¿Qué procesos de acabado suelen seguir al MIM?

Entre las operaciones secundarias habituales se incluyen el acabado de barriles/desbarbado por vibración, el rectificado de superficies, el granallado, el marcado por láser, la pasivación, el chapado, el tratamiento térmico, la unión y la inspección.

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