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.
Composición de las aleaciones MIM
Existen muchas composiciones disponibles como materias primas para el MIM:
| Material | Aleaciones comunes | Visión general |
|---|---|---|
| Acero inoxidable | 316L, 17-4PH, 420 | Resistente a la corrosión, gran dureza, para usos médicos |
| Acero para herramientas | H13, P20 | Alta resistencia, resistencia al calor, para utillaje moldeado |
| Aleación de aluminio | 2024, 6061, 7075 | Ligereza, alta relación resistencia/peso |
| Aleación de titanio | Ti-6Al-4V | Ligero, resistente a la corrosión y de alta resistencia para usos aeroespaciales |
| Aleación de níquel | Inconel 625 y 718 | Resistencia al calor/corrosión adecuada para turbomaquinaria |
| Tungsteno | WHA, WC | Densidad 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:
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Densidad | Oscila entre una densidad cercana a la del metal puro y una densidad teórica superior a 95%. |
| Resistencia a la tracción | 250 MPa a más de 1300 MPa en función de las estrategias de refuerzo |
| Dureza | Hasta 70 HRC en función de la aleación elegida |
| Resistencia a la corrosión | Posibilidad de distintos niveles de resistencia en función de las composiciones seleccionadas |
| Rugosidad de la superficie | Como moldeado <6 μm Ra hasta <0,2 μm Ra después del chapado/pulido. |
| Geometría compleja | El moldeo permite formas intrincadas inalcanzables con otros procesos |
| Resolución de características | Ranuras, orificios y roscas pequeñas de hasta ~100 μm " realizables |
| Grosor de la pared | Paredes de hasta ~0,25 mm moldeadas en función de la geometría |
| Tolerancias | Tolerancias 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:
| Industria | Ejemplos de componentes |
|---|---|
| Automoción | Engranajes, balancines, componentes del turbocompresor |
| Aeroespacial | Álabes de turbina, impulsores, álabes guía de tobera |
| Armas de fuego | Gatillos, seguros, correderas, expulsores, bozales |
| Médico/Dental | Mangos de bisturí, pinzas, placas de cráneo, coronas |
| Petróleo y gas | Piezas de válvulas, incluidos cuerpos, vástagos y actuadores |
| Microelectrónica | Escudos, 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:
| Parámetro | Especificación típica | Método de ensayo |
|---|---|---|
| Granulometría del polvo | 3 - 20 μm | Difracción láser |
| Carga de polvo | >55 vol% | Análisis termogravimétrico |
| Densidad aparente del polvo | 2,5 - 4 g/cm3 | Caudalímetro Hall |
| Densidad del grifo | >4 g/cm3 | Volúmetro de toma |
| Curva de viscosidad | Depende de la velocidad de cizallamiento | Reometría capilar |
| Distribución del tamaño de los gránulos | 2 - 4 g sensibles a la forma | Tamizado |
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
- Desarrollar materia prima compuesta con el sistema deseado de polvo + aglutinante
- Peletización de la materia prima para un control volumétrico preciso de la granalla
- Piezas moldeadas por inyección con tolerancias y acabados superficiales ajustados
- Descortezar químicamente y eliminar el contenido polimérico
- Pellets sinterizados a una densidad teórica >92%
- Mecanizar los elementos necesarios si la geometría lo permite
- Si es necesario, aplique un chapado, un tratamiento térmico, un revestimiento, etc. suplementarios.
- 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
| Empresa | Materiales | Capacidades |
|---|---|---|
| BASF | Amplia gama de aleaciones MIM | Materias primas de calidad total |
| Sandvik Osprey | 316L, 17-4PH, más | La experiencia en atomización se traslada al MIM |
| MPP | Aceros para herramientas, aceros inoxidables, a medida | Líderes también en equipos MIM |
| Innovaciones CN | Aleaciones personalizadas | Especialistas en composiciones novedosas |
| Parmatech Corp | Aleaciones de Ti, aceros para herramientas, aleaciones de Fe, exóticos | Equipos 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.
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.
