El moldeo por inyección de metales es una tecnología de fabricación transformadora que utiliza polvos metálicos combinados con aglutinantes orgánicos mediante tecnología de moldeo por inyección para producir componentes metálicos estructurales de gran complejidad. En los primeros 10% de esta guía, exploraremos por qué el moldeo por inyección de metales MIM es el “matrimonio” entre dos tecnologías existentes: la pulvimetalurgia y el moldeo por inyección de plásticos.
Posteriormente, las piezas se procesan y sinterizan para obtener piezas de alta resistencia y formas complejas. Como solución para la fabricación de grandes volúmenes, el moldeo por inyección de metal MIM está creciendo a un ritmo muy rápido porque esta tecnología resuelve muchos problemas que no se pueden solucionar fácilmente con otros métodos. Tanto si el objetivo es producir piezas complejas para dispositivos médicos, ensamblajes de automoción, defensa o electrónica de consumo, entender qué es el moldeo por inyección de metal MIM es el primer paso para aprovechar su extraordinario valor para piezas que requieren una geometría intrincada y propiedades de material superiores.
Para las industrias globales que requieren especificaciones exactas, es esencial trabajar con fabricantes experimentados. Puede consultar más recursos técnicos sobre fabricación de precisión en plasticmold.net y plas.co.
¿Qué es el moldeo por inyección de metales MIM?
En sus términos más sencillos, el moldeo por inyección de metales MIM permite moldear por inyección polvos metálicos en lugar de simplemente prensarlos. Al mezclar polvos metálicos finos con un aglutinante plástico, el material fluye como un semisólido bajo calor y presión. Esto permite crear formas tridimensionales complejas que antes eran imposibles con los procesos convencionales de metal en polvo.
La pulvimetalurgia convencional, a menudo llamada “prensar y sinterizar”, toma polvos metálicos y los prensa a alta presión en una matriz mediante punzones superiores e inferiores. Aunque se trata de un gran proceso, está limitado a formas bidimensionales y puede adolecer de propiedades de material inferiores. El moldeo MIM supera estas limitaciones utilizando la libertad de diseño de 360 grados del moldeo por inyección.
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El ciclo de cuatro pasos del moldeo por inyección de metales MIM
El ciclo de producción de Servicios de moldeo por inyección de metales MIM se suele clasificar en cuatro etapas críticas que garantizan la fabricación económica de componentes de alta precisión. Cada etapa debe controlarse meticulosamente para garantizar que el producto final cumpla las rigurosas normas de la ingeniería moderna.
Etapa 1: Composición y preparación de la materia prima
El proceso de los servicios MIM de moldeo por inyección de metales comienza con la selección de las materias primas. Los polvos metálicos finos, a menudo producidos mediante atomización con gas para garantizar la forma esférica de las partículas, son la base. Este polvo se mezcla con aglutinantes termoplásticos y de cera en cantidades proporcionales para obtener la materia prima del MIM.
La mezcla se realiza en caliente para que el material aglutinante se funda y recubra cada partícula metálica, produciendo una mezcla homogénea. A continuación, la mezcla se enfría y se convierte en pequeños gránulos para facilitar su almacenamiento y transporte. La calidad de la materia prima determina la consistencia de las dimensiones y la resistencia de la pieza final.
Paso 2: Moldeo MIM (inyección)
Los gránulos de materia prima se introducen en una prensa de moldeo por inyección donde se da forma a los componentes a alta presión. Durante esta fase, la materia prima del moldeo MIM se calienta lo suficiente para fundir los aglutinantes plásticos e inyectar el material semisólido en un molde diseñado a medida.
Las piezas producidas en esta fase se conocen como piezas verdes. Aunque poseen la geometría final del componente, son significativamente más grandes (para tener en cuenta la contracción futura) y constan de aproximadamente 40% de aglutinante en volumen. Al estar unidas únicamente por aglutinantes plásticos, son relativamente frágiles y deben manipularse con cuidado para evitar daños estructurales.
Paso 3: Desbinding (eliminación del aglutinante primario)
Este paso de los servicios de moldeo por inyección de metal MIM implica la eliminación de una parte significativa de los aglutinantes. Esto se consigue mediante extracción con disolventes, procesamiento catalítico o evaporación térmica. Una vez eliminados los aglutinantes primarios, los componentes se denominan piezas marrones.
En esta fase, la pieza se mantiene unida por un aglutinante “espina dorsal” y posee una red de porosidad interconectada. Esta porosidad es vital porque permite que los aglutinantes restantes escapen en forma de gas durante la etapa final de calentamiento sin agrietar la pieza. El procesado con disolventes suele considerarse el método más económico y eficaz para los servicios MIM de gran volumen.
Etapa 4: Sinterización (densificación)
Las piezas marrones se trasladan a hornos de vacío discontinuos o a hornos de atmósfera continua para eliminar los aglutinantes secundarios y densificar el componente. Las altas temperaturas, normalmente entre 1260°C y 1370°C (2300°F y 2500°F), permiten que las partículas metálicas se fusionen y se difundan entre sí.
El resultado son piezas metálicas de 100% sin restos de material aglutinante y con una densidad mínima de 97%. Durante esta fase, la pieza se somete a su “contracción” final para alcanzar las dimensiones especificadas en el plano.
Ventajas del MIM y rendimiento de los materiales
Una de las principales ventajas del MIM es la libertad de diseño para fabricar geometrías más complejas con tolerancias más estrictas y mayor densidad. Dado que los servicios MIM de moldeo por inyección de metal utilizan una tecnología que crea una herramienta más sencilla con menos piezas móviles, los ingenieros pueden lograr mayores tasas de ciclo y mejores controles de costes.
Propiedades mecánicas y físicas
Los componentes fabricados con este método lideran el sector en cuanto a propiedades mecánicas y físicas. Dado que el proceso de sinterización de los servicios MIM consigue una alta densidad, los productos finales presentan propiedades materiales muy similares a las de los materiales forjados correspondientes. A diferencia de los procesos convencionales de polvo metálico, los materiales de moldeo MIM alcanzan casi 95% a 99% de propiedades de material forjado.
Los componentes sinterizados son muy versátiles y pueden:
- Funcionamiento mecánico: Pueden taladrarse, roscarse o mecanizarse mediante CNC para obtener características de ultraprecisión.
- Tratamiento térmico: Para mejorar la dureza y la resistencia a la tracción del material de moldeo por inyección de metal MIM.
- Superficie acabada: Pueden chaparse, soldarse o granallarse para obtener diversos acabados estéticos y funcionales, como pulido espejo o texturas mates.
¿Es mi pieza adecuada para los servicios MIM?
Para determinar si un componente es apto para los servicios MIM, los ingenieros buscan la intersección de cuatro factores: rendimiento del material, coste del componente, cantidad de producción y complejidad de la forma. Cuanto más se acerque una aplicación a la intersección de estas cuatro categorías, mejor será para los servicios MIM de moldeo por inyección de metal.
| Criterios | Compatibilidad MIM |
| Gama de pesos | El punto dulce es de 0,20 g a 30 g; viable hasta 100 g. |
| Espesor de pared | Mejor entre 2 mm y 4 mm; mínimo 0,3 mm. |
| Volumen de producción | Escalable de 5.000 a millones al año. |
| Geometría | Alta complejidad; hilos internos/externos y logotipos. |
Por lo general, los componentes de menos de 100 gramos son económicamente viables para el moldeo por inyección de metal MIM, con un rango de peso “ideal” entre 0,20 y 30 gramos. El proceso es muy escalable y permite fabricar desde menos de 5.000 piezas al año hasta varios millones.
Más información: Fundición a presión de herrajes: Guía completa
Aplicaciones e industrias comunes del MIM
Los servicios de moldeo por inyección de metal MIM producen componentes intrincados utilizados por las industrias médica, electrónica, recreativa y otras.
- Medicina y odontología: Es uno de los principales usuarios del moldeo por inyección de metales MIM. Las aplicaciones incluyen dispositivos quirúrgicos endoscópicos, tubos de sonido para audífonos de acero inoxidable 316 y aparatos de ortodoncia de acero inoxidable 17-4 PH.
- Armas de fuego y artículos deportivos: Los servicios MIM son el proceso preferido para componentes de acero pequeños e intrincados en pistolas y rifles. Una pistola típica puede tener hasta 15 componentes de moldeo MIM.
- Electrónica de consumo: Los componentes de gran volumen, como el conector lightning de los iPhones, se fabrican mediante servicios MIM de moldeo por inyección de metal.
- Automoción: Las grandes empresas utilizan un gran número de componentes de moldeo MIM en sus ensamblajes, como piezas de turbocompresores y sensores.
En general, cuanto más compleja es la pieza, mejor es la aplicación para los servicios MIM de moldeo por inyección de metal. Los componentes de gran tamaño no son buenos candidatos para el MIM porque el coste del polvo se convierte en un factor determinante.
Limitaciones del moldeo por inyección de metales MIM
Aunque potente, el proceso tiene sus límites. Es importante recordar que cualquier metal que se funde por debajo de 1000°C (1832°F), como el aluminio, zinc o cobre no pueden procesarse mediante el moldeo por inyección de metales MIM.g fácilmente. Las temperaturas de sinterización necesarias para la densificación harían que estos metales se fundieran y perdieran totalmente su forma.
Para los proyectos en los que intervienen estos materiales de menor fusión, se pueden utilizar métodos alternativos como fundición de aluminio a presión o fundición en arena de aluminio. Para una comparación técnica de estas tecnologías y ver cuál se ajusta a sus requisitos específicos de aleación, puede leer más aquí
Preguntas más frecuentes (FAQ)
¿Por qué encoge tanto la pieza de moldeo por inyección de metal MIM tras el proceso de sinterización?
Tras el proceso de sinterización de los servicios MIM, es habitual que se produzca una contracción de entre el 15% y el 20%. Esto se debe a que el componente se contrae para eliminar todo el espacio vacío dejado por los aglutinantes cuando las partículas metálicas se difunden entre sí. Esta contracción es en su mayor parte isótropa.
¿Qué aglutinantes se utilizan normalmente en la receta de la materia prima de los servicios MIM?
Los aglutinantes típicos son el polioximetileno (POM), el polietileno o el polipropileno, que son ceras sintéticas o naturales. Los ácidos esteáricos también se utilizan con frecuencia como aglutinantes para el moldeo MIM.
3. ¿Cuál es la diferencia entre una “pieza verde” y una “pieza marrón” en el moldeo MIM?
La forma moldeada se denomina pieza verde; es una consolidación del polvo metálico mantenido unido por aglutinantes plásticos. Tras la fase de desmoldeo, los componentes se denominan piezas marrones.
¿Por qué elegir los servicios de fundición inyectada para MIM?
Nos gusta mucho utilizar nuestra experiencia y nuestro talento para convertirnos en otro recurso que ayude a nuestros clientes a alcanzar sus objetivos. Tanto si desea integrar un conjunto de varias piezas como convertir una pieza moldeada en plástico en acero inoxidable, le ofrecemos los conocimientos técnicos necesarios para sus necesidades de moldeo por inyección de metal MIM.
En la aplicación adecuada, los servicios MIM pueden ahorrar hasta 80% del coste del componente. Le animamos a que se ponga en contacto con nosotros y nos pregunte por los servicios MIM de The Die Casting. Sólo tiene que enviarnos una impresión o un modelo CAD y nuestros ingenieros trabajarán con usted para resolver sus problemas aprovechando nuestra tecnología de servicios MIM de moldeo por inyección de metal.
