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Metal Injection Molding for Precision

 
Metal Injection Molding (MIM) is ideal for the high-volume production of metal parts with complex geometries or tight tolerances. It combines the benefits typically associated with plastic injection molding with the properties of metal.

MIM parts can be made of a wide variety of metals and alloys to have the exact properties required for the individual application. A viable alternative to traditional manufacturing processes, metal injection molding offers numerous advantages:

Better production costs. MIM is more cost effective than other manufacturing processes like investment casting, die casting and machining. The higher the production volume, the greater the savings.

Greater design freedom. Make your part as geometrically complex as you’d like. Intricate features including dovetails, slots, undercuts, threads, holes, pockets, splines and curved surfaces are no problem with MIM.

Small, miniature and micro-miniature sizes, close tolerances, thin cross sections. Parts can be as small as 0.060" x 0.040" x 0.010" and contain minute features. Tolerances can be +-0.005" per each linear inch. Thin, uniform cross sections up to 0.20 of an inch can be produced.

Speed. MIM is ideal for mass production, and FloMet has the experience in multi-cavity tooling to support all of your production requirements.

High density. Metal injection molded part densities are 98% of wrought material.

Consistency. MIM parts are extremely consistent in density, weight and properties. That means less variability, nearly zero defect parts and minimal wasted materials, time and expense.

Minimal secondary operations. Most MIM parts can be made exactly to spec, often eliminating the need for machining, surface finishing or other additional work.

Part Consolidation. A single MIM-created part can sometimes replace two or more parts.

Fast turnarounds. Without the need for secondary operations or assembling, time savings are significant.

Custom alloys. Custom alloys can be blended for your application to obtain greater strength, better corrosion resistance, improved magnetic properties and custom thermal expansion.

High yield. The finished product uses nearly 100% of the metal powder consumed, eliminating excess cost due to waste.

Green process.
With MIM, virtually no waste is generated and all scrap is recycled.
 
 

Wondering if MIM is right for your part?

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The MIM Process

   
 

Feedstock Formulation

Metal powders are mixed with thermoplastic polymers and waxes (binder) using heat to form a mixture in which every metal particle is uniformly coated. Once the mixture cools, it’s granulated to form the feedstock for the injection molding machines.

Molding

The feedstock is fed into the injection molding machines where heaters melt the binder to a toothpaste-like consistency and push it into the mold. The resulting part, once cooled, is ejected from the mold. Runners and gates are removed at this time so that that material can be recycled.

Debind

The “green part” still contains both the original metal and binder material that made up the feedstock. It is approximately 20% larger than the finished part will be. Now a specific portion of the binder must be removed. This is usually done thermally but can be done chemically, depending on the material being processed. FloMet uses the thermal method to avoid using hazardous chemicals such as solvents and acids. The resulting part is called the “brown part.”

Sinter

The brown part is placed in a furnace and heated to within 85% of the metal’s melting temperature. The remaining binder is removed and the metal particles fuse together, shrinking to form a solid metal part that is 98% dense and meets the desired design specifications. The sintered metal component can then be further processed through machining, plating, heat treating, polishing, etc., if necessary, like a machined part.

   
Slide-Orthodontic part Bracket-Orthodontic part
 

Compare MIM to Other Production Methods

 
  MIM Machining Investment Casting Powdered Metal
Density 98%+ 100% 98% 88%
Elongation High High High Low
Tensile Strength High High High Low
Hardness High High High Low
Complexity High High Medium Low
Surface Finish High High Medium Medium
Cost Medium High Medium Low
Production Volume High Low Medium High
 
 

La Precisión del MIM

 
El Moldeado por Inyección de Metales (MIM) es un proceso ideal para producir altos volúmenes de partes con tolerancias muy estrechas y morfología compleja. Básicamente por los beneficios asociados típicamente al proceso de Moldeado por Inyección de Plásticos con las propiedades de los compuestos o aleaciones metálicas.

El proceso del MIM permite fabricar piezas en una variada gama de metales y aleaciones, garantizado de esta manera el resultado preciso y las propiedades necesarias requeridas para aplicaciones específicas de su producto. Esto hace del MIM una eficiente alternativa a los procesos de producción tradicionales, ofreciendo numerosas ventajas como:

Bajos costos de producción. El MIM es mucho más efectivo en costos que otros procesos como Fundición, Moldeado por Fundición a presión y Maquinado o Mecanizado. Mientras más alto el volumen de producción, más cuantioso será el ahorro en costos de producción.

Gran Libertad de Diseño. Conceptualice su parte tan geométricamente compleja como usted desee. Características intrincadas como machihembrado (cola de milano), ranuras, socavados, roscas, hoyos, bolsillos, dientes de engrane y superficies curvas no son problema para el MIM.

Tamaños. Pequeño, Miniatura y Micro-Miniatura, tolerancias estrechas e intersecciones delgadas. Las partes pueden poseer dimensiones tales como: 2.1 milímetros de ancho por 1.9 milímetros de largo, con un espesor de 0.69 milímetros. Parece bastante pequeño, pero estas son medidas usuales para muchos de los productos que realizamos en FloMet. Incluso tenemos productos terminados con un espesor de 0.1016 milímetros, para visualizar un poco mejor estas medidas tomemos en consideración que el espesor de una hoja de papel bond oscila entre 0.094 y 0.104 milímetros.

Velocidad. MIM es ideal para la producción a gran escala, y FloMet posee la experiencia en moldes con cavidades múltiples, garantizando proyectos con requerimientos de producción masiva..

Alta densidad. Piezas y componentes fabricados por MIM alcanzan fácilmente 98% de la densidad total equivalente en materiales forjados de manera tradicional.

Consistencia. Las piezas fabricadas por MIM son extremadamente consistentes en densidad, peso, dimensiones, composición química y propiedades físicas. Esto significa una mínima variabilidad, con casi cero defectos por lote fabricado, poca materia prima desechada, ahorro de tiempo y costos.

Mínimas Operaciones Adicionales. La gran mayoría de partes producidas a través del MIM con gran fidelidad y exactitud a las dimensiones y especificaciones del diseño original. A menudo eliminando la necesidad de fresado, torneado o mecanizado en general, acabados específicos de superficie u otra operación adicional.

Consolidación. Una sola pieza fabricada por MIM puede reemplazar dos o más partes producidas de manera tradicional.

Retorno Rápido. Sin la necesidad de operaciones adiciones o ensamblaje, sus componentes pueden ser fabricados y enviados en menor tiempo que otros procesos de fabricación tradicional. Optimizando su proceso y disminuyendo su tiempo de espera.

Aleaciones Específicas. Con la información sobre su producto final, FloMet puede personalizar las aleaciones de manera específica, para que su parte o componente tenga la fuerza, mejor resistencia a la corrosión, excelentes propiedades magnéticas y una dilatación térmica especifica.

Alto Rendimiento. Los componentes y piezas fabricadas por MIM usan cerca del 100% de la materia prima requerida, esto elimina los altos costos generados en formas tradicionales de producción, debido al alto porcentaje de material desechado.

Responsabilidad con el Medio Ambiente.
Con MIM, prácticamente no hay desperdicios generados en el proceso, y cualquier posibilidad de materia prima excedente o desecho específico es reciclado. Esto minimiza el impacto contaminante casi a cero.
 
 

¿Es MIM adecuado para su producto?

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El Proceso MIM

   
 

Preparación de Materia Prima

Los polvos metálicos son combinados con polímeros y ceras (Aglomerantes) usando una temperatura específica para crear una mezcla homogénea, garantizando que cada partícula de metal este cubierta uniformemente. Una vez la mezcla se ha enfriado, se granula para poder ser administrada como materia prima en las máquinas de moldeado por inyección convencionales.

Moldeado

Se utilizan máquinas de inyección convencional, con ciertas modificaciones que hacen posible la utilización de la materia prima con menos contenido de polímeros, dentro de la máquina la temperatura alcanzada logra derretir los aglomerantes, dándole a la materia prima la consistencia y fluidez de pasta dental. Haciendo posible la inyección a las cavidades del molde. Como resultado se obtiene una parte idéntica a las dimensiones y características del molde, las guías y porciones excedentes a la pieza, producto de cada ciclo de moldeado, son re-granuladas y re-utilizadas nuevamente. .

Desbanderizado

La pieza moldeada, también llamada en la industria como pieza verde, contiene todos los componentes aglomerantes y metálicos que fueron mezclados en la materia prima original. Debido a esto posee un tamaño general 20% mayor que el contemplado para el producto final. Es por ello que ese excedente de materiales no metálicos debe ser removido de la pieza, usualmente se utiliza un proceso de evaporación generado por control térmico, pero puede ser realizado a través de extracción química por disolventes (agua, acetona, hidrocarburos, etc.) dependiendo de los tipos de aglomerantes utilizados. FloMet particularmente utiliza equipos de control térmico, por ser más benevolentes con el medio ambiente, evitando la utilización de agentes químicos y solventes “riesgosos”. Después de ser procesada la parte se conoce como pieza marrón.

Sinterizado

La pieza marrón es colocada en hornos reactores especiales, alcanzando temperaturas de manera gradual, es así como se genera una temperatura final cercana al 85% del punto de fusión del metal. Los aglomerantes que aún permanecen en las piezas marrones son finalmente removidos y las partículas metálicas se fusionan formando una estructura metálica normal y con una densidad del 98%, alcanzando los requerimientos y especificaciones del material establecido en el diseño original. Las partes sinterizadas pueden ser mecanizadas, tratadas con electropulido, tratamiento térmico, si es necesario. Son manipulables al igual que una pieza creada a través del mecanizado.

   
Slide-Orthodontic part Bracket-Orthodontic part
 

Compare el MIM con Otros Métodos de Producción

 
  MIM Mecanizado Fundición Pulvimetalurgia
Densidad 98%+ 100% 98% 88%
Alargamiento Alto Alto Alto Bajo
Tracción Alto Alto Alto Bajo
Dureza Alto Alto Alto Bajo
Complejidad Alto Alto Medio Bajo
Acabado Superficial Alto Alto Medio Medio
Costo Medio Alto Medio Bajo
Volumen de Producción Alto Bajo Medio Alto
 
 

金属粉末注射成型精密加工

 

金属粉末注射成型(MIM)最适合大批量生产具有复杂几何形状或高公差的金属零件。它综合了金属的性能与塑料注射成型的优点。

金属注射成型技术可以灵活制造由多种金属和合金组成零件,以满足您所需要的各种性能要求。和传统的生产加工相比,金属注射成型提供了许多优点:

低生产成本。 MIM比其他生产加工更具成本效益,例如熔模铸件,压铸和机械加工。产量越高,成本越节省。

设计灵活。 根据您的需要想制作多复杂几何形状的零件。MIM 可以满足错综复杂的要求,包括吻合,槽,下陷,线程,洞,口袋,花键和曲面。

超微小型零件。 MIM 技术可以生产超微小尺寸,精密公差,薄截面的金属零件。最小锝 零件可达0.060“× 0.040”× 0.01” (英寸),而且包含精密功能。公差为每个线性英寸+ -0.005”(英寸)。薄,均匀截面高达0.20英寸。

高产量。 MIM最适合大规模生产。 而且FloMet具有生产多腔模具的经验, 从而达到您的批量生产要求。

高密度。 金属粉末注射成型零件的密度为98%的锻造材料。

一致性好。 MIM零件的密度、重量和性能是非常一致的。部件几乎是零缺陷。 最大限度地节约材料、时间和费用。

减少二次操作的次数。 大多数MIM零件可以按规格准确制造,省去了加工的需要,表面处理或其他额外的工作。

零件整合。 一个MIM创建的单一零件有时可以替代两个或多个零件。

周转快速。 无需二次加工或装配,最重要是能节省时间。

合金成份灵活。可根就据您的应用而调整材料的合金成分,从而获得更大的强度,更好的耐腐蚀性,也可提高磁性能和特定的热膨胀。

高产出。 成品使用了近100%的金属粉末,为了减少浪费,从而要减少多余的成本。

更环保。 使用MIM,几乎没有废料产生而且所有的废料可循环再用

 
 

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MIM加工过程

   
 

配料

按照一定的配比, 金属粉末,热塑性聚合物和蜡(粘结剂)混和,加热,使每个金属颗粒都均匀份布在混合物中。一旦混合物冷却,它的颗粒就形成了注塑机的原料。

成型

原料注入注塑机,加热器熔化黏结剂使它的稠度像牙膏一样并将其压入模具。由此产生的部件,一旦冷却,会从模具中顶出。 浇注流道和浇注口此时被移除,所以该材料可以被回收利用。 .

脱脂

“注塑件”仍然包含了原来的金属材料和粘结, 并且,在 它比成品尺寸大大约20%。在烧结之前, 粘结剂的特定部分必须清除。清除粘结剂通常是通过热来完成,但可以通过化学方法来完成,这取决于加工的材料。 FloMet采用热的方法,以避免使用溶剂和酸等有害化学物质。由此产生的部件称为“褐色部件。”

烧结

棕部色件放置于炉中,加热到金属熔化温度85%之内。在这个过程中,残余的粘结剂被清除, 金属微粒粘结在一起,缩小形成一个固体金属部件,密度可以达到理论密度的98%或更高,强度达到设计要求。如果有必要,烧结金属件可以通过加工,电镀,热处理,抛光等来进一步制造处理,像机械加工部件。

   
Slide-Orthodontic part Bracket-Orthodontic part
 

MIM与其他生产方法比较表:

 
  MIM 加工 粉末金属
密度 98%+ 100% 98% 88%
伸长率
拉伸强度
硬度
复杂性
表面抛光
成本
产量