Vergleich von Metallspritzguss und Pulvermetallurgie

Hersteller auf der ganzen Welt sind immer bestrebt, leistungsfähigere Metallkomponenten zu entwickeln. Sie wünschen sich mehr Gestaltungsfreiheit, ohne Abstriche bei den Kosten zu machen. Wenn traditionelle Gussverfahren nicht mehr ausreichen, wenden sich die Hersteller anderen Formverfahren zu, um ihre Produkte voranzutreiben.

Wenn Sie sich mit der Pulvermetallurgie (PM) auskennen, wissen Sie, dass die Teile aus Metall geformt werden, das in einer Matrize zusammengepresst und anschließend gesintert wird. Metallspritzguss (MIM) ist ein komplementäres Verfahren, bei dem ebenfalls Metallpartikel – nur viel feiner – verwendet werden, um Komponenten mit hoher Dichte und dreidimensionaler Designflexibilität herzustellen.

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Wo sich MIM

unterscheidet

Materialien PM und MIM verwenden die gleichen Basispulver und beide Verfahren ermöglichen die Verwendung kundenspezifischer Legierungen, jedoch ist der Hauptunterschied im Material die Partikelgröße. Gröbere Pulver, die in PM verwendet werden, sind weithin bekannt und der Weg zu ihrer Herstellung ist kostengünstig. MIM-Pulver sind viel kleiner, so dass der Prozess und die Energie für ihre Herstellung – in diesem Größenbereich – teurer in der Herstellung sind.

Die Kosten des pulverförmigen Metalls sind ein wichtiger 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 eine deutlich geringere Porosität.

Wussten Sie schon? PM erreicht die gesamte Dichte in der Verdichtungsstufe (85-92 % Dichte), während die MIM-Dichte aus dem Sintern stammt – einer Diffusionsbindung. (95%+ Dichte)

Design Freedom

Engineers verwechseln oft MIM und konventionelles PM, da beide mit pulverförmigem Metall beginnen. PM setzt auf eine einachsige Hochdruckverdichtung. PM eignet sich besser für einfache Formen, die leicht aus dem Werkzeughohlraum ausgeworfen werden können. Hier unterscheidet sich MIM. Bei MIM gibt es nur sehr wenige – wenn überhaupt – geometrische Einschränkungen, die dreidimensionale Designfreiheit ermöglichen.

Zu den weiteren Konstruktionsverbesserungen für MIM-Komponenten gehören:

• Teilekonsolidierung
• Gleichmäßige Wandstärke
• Kern- und Massenreduzierung Bohrungen
• und Schlitze
• Hinterschnitte
• Gewinde
• Rändelungen, Buchstaben und Logos

Physikalische Eigenschaften

Während die MIM- und PM-Prozesse ähnlich erscheinen mögen, liegen die Hauptunterschiede in den endgültigen Eigenschaften der fertigen Komponente – hauptsächlich in der endgültigen Dichte. Wenn Sie das PM-Verfahren verwenden, führt die Reibung zwischen dem Pulver und dem Werkzeug dazu, dass das endgültige Bauteil ungleichmäßig ist, während MIM-Teile in alle Richtungen gleichmäßig sind.

Darüber hinaus findet das Sintern für MIM bei viel höheren Temperaturen als PM statt (2350-2500 F° vs. 1800-2000 F °). Die größeren PM-Metallpulver in Kombination mit niedrigeren Sintertemperaturen führen von Natur aus dazu, dass das endgültige PM-Bauteil niedrigere physikalische Eigenschaften aufweist, wodurch MIM-Komponenten etwa doppelt so stark sind, mit deutlich besserer Zähigkeit und Dauerfestigkeit.

Wo passt MIM hin?

Wenn Sie Kosten für teurere Rohstoffe und Werkzeuge hinzufügen, realisieren Sie die Einsparungen, wenn es um Komponenten mit hoher Dichte und hoher Komplexität geht, die mit keinem anderen Herstellungsverfahren hergestellt werden können. PM mag eine kostengünstige Alternative für einfache Teile sein, aber MIM kann Teilegeometrien herstellen, die Nachbearbeitungen überflüssig machen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann.

Viele unserer Kunden erzielen erhebliche Einsparungen, wenn sie zwei oder mehr Unterkomponenten in einer einzigen MIM-Komponente kombinieren. Zusätzliche Einsparungen ergeben sich, wenn Sie die Vorteile des MIM-Prozesses in Bezug auf Materialien, Design, Montage und Logistik berücksichtigen.

Wie in der folgenden Grafik dargestellt, gibt es ein gewisses Maß an Komplexität und Volumen, das berücksichtigt werden muss, um MIM zur wirtschaftlicheren Wahl für die Fertigung zu machen.

Führender Hersteller von Metallspritzguss

Bei jedem Projekt ist es unser Ziel, konsistentere Teile effizienter und zu niedrigeren Kosten zu liefern. Unser Ziel ist es, die Kosten für sekundäre Prozesse wie die Bearbeitung zu eliminieren und beim ersten Mal eine Nettoform zu erreichen.

Deshalb bauen wir Formen, die für die Großserienproduktion effizienter sind und im Vorfeld so viel Komplexität wie nötig einbauen, um kostspielige Bearbeitungen und Nachbearbeitungen zu vermeiden.

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