Vergleich von Metallspritzguss und Pulvermetallurgie

Hersteller auf der ganzen Welt sind stets auf der Suche nach leistungsfähigeren Metallkomponenten. Sie wollen mehr Designfreiheit, ohne Kosten zu opfern. Wenn traditionelle Gießverfahren nicht mehr ausreichen, wenden sich Hersteller anderen Formverfahren zu, um ihre Produkte voranzutreiben.

Wenn du mit Pulvermetallurgie (PM) vertraut bist, weißt du, dass die Teile aus Metall gefertigt werden, das in einer Matrize zusammengepresst und dann gesintert wird. Metallspritzgießen (MIM) ist ein ergänzendes Verfahren, das ebenfalls Metallpartikel – nur viel feiner – verwendet, um hochdichte Bauteile mit dreidimensionaler Designflexibilität herzustellen.

Wie sich das Metallspritzgießen unterscheidet

Materialien

Pulvermetallurgie und Metallspritzguss verwenden dieselben Grundpulver, und beide Verfahren erlauben den Einsatz maßgeschneiderter Legierungen, wobei der entscheidende Unterschied im Material die Partikelgröße ist. Grobere Pulver, die in PM verwendet werden, sind weithin bekannt und die Herstellungsmethode ist kostengünstig. MIM-Pulver sind viel kleiner, daher sind der Prozess und die Energie zur Herstellung – in dieser Größenordnung – teurer in der Produktion.

Der Preis des Pulvermetalls ist ein entscheidender Faktor beim Vergleich von MIM- und PM-Materialien. MIM-Pulver sind in der Regel teurer als PM-Pulver, da sie feiner sind (-20 Mikron vs. +100 Mikron). Aufgrund des feineren Materials erzeugt MIM jedoch deutlich weniger Porosität.

Wusstest du das?  PM erreicht die gesamte Dichte in der Verdichtungsphase (85–92 % Dichte), während die MIM-Dichte durch Sintring – eine Diffusionsbindung – entsteht. (95%+ Dichte)

Designfreiheit

Ingenieure verwechseln oft MIM und konventionelle PM, da beide mit Pulvermetall beginnen. PM basiert auf einer Hochdruck-Einaxialverdichtung. PM eignet sich besser für einfache Formen, die leicht aus der Matrixhöhle herausgeworfen werden können. Hier unterscheidet sich MIM. Bei MIM gibt es nur sehr wenige – wenn überhaupt – geometrische Einschränkungen, die dreidimensionale Designfreiheit ermöglichen.

Weitere Designverbesserungen für MIM-Komponenten umfassen:

• Teilekonsolidierung
• Gleichmäßige Wanddicke
• Kernbildung und Massenreduktion
• Löcher und Schlitze
• Undercuts
• Threads
• Räffeln, Buchstabe und Logos

Physikalische Eigenschaften

Auch wenn die MIM- und PM-Prozesse ähnlich erscheinen mögen, liegen die wichtigsten Unterschiede in den Endeigenschaften der fertigen Komponente – vor allem in der Enddichte. Beim Einsatz des PM-Prozesses sorgt die Reibung zwischen Pulver und Werkzeug dafür, dass die Endkomponente nicht gleichmäßig ist, während MIM-Teile in alle Richtungen gleichmäßig sind.

Außerdem findet das Sintern für MIM bei deutlich höheren Temperaturen als PM statt (2350–2500°° vs. 1800–2000°F°). Die größeren PM-Metallpulver, kombiniert mit niedrigeren Sintringstemperaturen, führen zwangsläufig dazu, dass die endgültige PM-Komponente geringere physikalische Eigenschaften aufweist, wodurch MIM-Komponenten etwa doppelt so stark sind wie eine deutlich bessere Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit.

Wann ist Metallspritzgießen die richtige Wahl?

Wenn man Kosten für teurere Rohstoffe und Werkzeuge hinzufügt, erkennt man die Einsparungen bei hochdichten, komplexen Komponenten, die in keinem anderen Fertigungsprozess hergestellt werden können. PM mag eine kosteneffiziente Alternative für einfache Teile sein, aber MIM kann Teilgeometrien erzeugen, die Sekundäroperationen eliminieren, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann.

Viele unserer Kunden erzielen erhebliche Einsparungen, wenn sie zwei oder mehr Unterkomponenten zu einer einzigen MIM-Komponente kombinieren. Weitere Einsparungen entstehen, wenn man Material-, Design-, Montage- und logistische Vorteile des MIM-Prozesses berücksichtigt.

OptiMIM – führender Hersteller von Metallspritzguss

Bei jedem Projekt streben wir an, konsistentere, effizientere und kostengünstigere Teile zu liefern. Bei OptiMIur Ziel ist es, die Kosten für sekundäre Prozesse wie die Bearbeitung zu eliminieren und beim ersten Mal eine Netzform zu erreichen. Deshalb bauen wir Formen, die für die Massenproduktion effizienter sind und von Anfang an so viel Komplexität wie nötig aufbringen, um kostspielige Bearbeitung und Sekundäroperationen zu vermeiden.