Vergleich von Metallpulverspritzguss (MIM) und Pulvermetallurgie

Hersteller weltweit sind stets bestrebt, leistungsfähigere Metallkomponenten zu entwickeln. Sie möchten mehr Gestaltungsfreiheit, ohne Kompromisse bei den Kosten einzugehen. Wenn herkömmliche Gießverfahren nicht mehr ausreichen, setzen Hersteller auf andere Formgebungsverfahren, um ihre Produkte weiterzuentwickeln.

Wenn Sie mit der Pulvermetallurgie (PM) vertraut sind, wissen Sie, dass Bauteile aus Metallpulver hergestellt werden, das in einer Matrize verdichtet und anschließend gesintert wird. Metallpulverspritzguss (MIM) ist ein ergänzendes Verfahren, das ebenfalls Metallpartikel verwendet – allerdings wesentlich feinere –, um hochdichte Komponenten mit dreidimensionaler Gestaltungsfreiheit herzustellen.

Unterschiede beim Metallpulverspritzguss

Werkstoffe

Die Pulvermetallurgie und der Metallpulverspritzguss verwenden dieselben Basispulver, und beide Verfahren ermöglichen den Einsatz kundenspezifischer Legierungen. Der wesentliche Materialunterschied liegt jedoch in der Partikelgröße. Die in der PM verwendeten gröberen Pulver sind weithin bekannt und kostengünstig herzustellen. MIM-Pulver sind wesentlich kleiner, weshalb ihre Herstellung in diesem Größenbereich mehr Prozessaufwand und Energie erfordert.

Die Kosten des Metallpulvers sind ein wesentlicher Faktor beim Vergleich von MIM- und PM-Werkstoffen. MIM-Pulver sind aufgrund ihrer feineren Körnung (-20 micron gegenüber +100 micron) in der Regel teurer als PM-Pulver. Aufgrund des feineren Materials erzeugt MIM jedoch deutlich weniger Porosität.

Wussten Sie schon?  Bei PM wird die gesamte Dichte während der Verdichtungsphase erreicht (85-92% Dichte), während die MIM-Dichte durch Sintern – eine Diffusionsbindung – entsteht. (95%+ Dichte)

Gestaltungsfreiheit

Ingenieure verwechseln MIM häufig mit konventioneller PM, da beide Verfahren mit Metallpulver beginnen. PM basiert auf einer einachsigen Pressverdichtung unter hohem Druck. PM eignet sich besser für einfache Geometrien, die leicht aus der Formkavität entformt werden können. Hier unterscheidet sich MIM. Mit MIM gibt es nur sehr wenige – wenn überhaupt – geometrische Einschränkungen und damit dreidimensionale Gestaltungsfreiheit.

 Weitere Konstruktionsverbesserungen für MIM-Komponenten umfassen:

• Bauteilkonsolidierung
• Gleichmäßige Wandstärke
• Hohlräume und Gewichtsreduzierung
• Bohrungen und Schlitze
• Hinterschneidungen
• Gewinde
• Rändelungen, Schriftzüge und Logos

Physikalische Eigenschaften

Auch wenn MIM- und PM-Verfahren ähnlich erscheinen mögen, liegen die wesentlichen Unterschiede in den Endeigenschaften der fertigen Komponente – vor allem in der Enddichte. Beim PM-Verfahren führen die Reibung zwischen Pulver und Werkzeugbau zu einer ungleichmäßigen Endkomponente, während MIM-Bauteile in allen Richtungen gleichmäßig sind.

Darüber hinaus findet das Sintern bei MIM bei deutlich höheren Temperaturen statt als bei PM (2350-2500F° gegenüber 1800-2000F°). Die größeren PM-Metallpulver in Verbindung mit niedrigeren Sintertemperaturen führen zwangsläufig zu geringeren physikalischen Eigenschaften der fertigen PM-Komponente. Dadurch sind MIM-Komponenten etwa doppelt so fest und weisen eine deutlich höhere Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit auf. 

Wann ist Metallpulverspritzguss die richtige Wahl?

Die höheren Kosten für teureres Feedstock und Werkzeugbau werden durch Einsparungen bei hochdichten, komplexen Komponenten ausgeglichen, die mit keinem anderen Fertigungsverfahren hergestellt werden können. PM kann für einfache Bauteile eine kosteneffiziente Alternative sein, MIM kann jedoch Bauteilgeometrien herstellen, die Nachbearbeitungsschritte überflüssig machen und dadurch erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen.

Viele unserer Kunden erzielen erhebliche Einsparungen, wenn sie zwei oder mehr Teilkomponenten zu einer einzigen MIM-Komponente zusammenfassen. Weitere Einsparungen ergeben sich aus Werkstoffen, Konstruktion, Montage und den logistischen Vorteilen des MIM-Verfahrens.

OptiMIM – führender Hersteller für Metallpulverspritzguss

Bei jedem Projekt ist es unser Ziel, konsistentere Bauteile effizienter und zu geringeren Kosten zu liefern. Bei OptiMIM ist es unser Ziel, die Kosten für Nachbearbeitungsschritte wie die Bearbeitung zu vermeiden und bereits beim ersten Mal endkonturnahe Bauteile herzustellen. Daher entwickeln wir Werkzeuge, die für die Großserienproduktion effizienter sind, und integrieren von Anfang an die erforderliche Komplexität, um kostspielige Bearbeitungs- und Nachbearbeitungsschritte zu vermeiden.