MIM vs MBJ: elección del proceso adecuado para el desarrollo de componentes de precisión

Introducción

Como gerente de desarrollo de nuevos productos, encontrarse con la necesidad de desarrollar nuevos componentes, especialmente de precisión, plantea una pregunta crítica: ¿Qué proceso debería elegir: moldeo por inyección de metal (MIM) o metal Binder Jetting (MBJ)? Permítanme aclararlo desde las perspectivas del proceso, el material y la economía.

Comprender el moldeo por inyección de metal (MIM)

MIM, una revolucionaria tecnología de forma casi neta en el campo de la pulvimetalurgia, se erige como uno de los procesos más prometedores y de más rápido avance. Se la conoce como "una de las tecnologías de conformado de piezas metálicas más populares en todo el mundo". Para los ingenieros que buscan sobresalir en el diseño estructural de productos, comprender y emplear MIM puede ser una estrategia rentable.

MIM combina los conceptos de pulvimetalurgia y moldeo por inyección de plástico, ofreciendo a los ingenieros una libertad de diseño sin precedentes. Permite la producción de acero inoxidable, níquel, hierro, cobre, titanio y otras piezas metálicas a un costo menor y con mayor complejidad de diseño que muchos otros procesos de fabricación.

El proceso MIM

MIM implica cuatro etapas principales: granulación, inyección, desaglomeración y sinterización, seguidas de procesos secundarios opcionales como mecanizado o galvanoplastia. Este método se adapta a componentes pequeños e intrincados con geometrías 3D complejas, que exigen alta precisión y valor económico en grandes cantidades.

Aplicabilidad de MIM

A pesar de ser promocionada como la quinta generación de tecnología de conformado de metales, MIM no es universalmente adecuada. Es más viable económicamente para piezas pequeñas y precisas con formas tridimensionales complejas y requisitos especiales, que normalmente pesan entre 10 y 15 gramos, con un peso económico ideal inferior a 50 gramos y que no supera los 300 gramos. Las piezas MIM suelen tener entre 1.0 y 3.0 mm de espesor, lo que es ideal para geometrías complejas, pero no para formas más grandes y simples debido a problemas de tolerancia y la necesidad de mecanizado adicional, que puede inflar los costos.

Aplicaciones MIM

MIM ha encontrado amplias aplicaciones en electrónica de consumo, componentes automotrices, dispositivos médicos, herramientas eléctricas, equipos industriales y productos cotidianos. Empresas como BlackBerry y Apple han estado utilizando MIM desde 2010 para varios componentes de sus dispositivos, superando los límites de lo delgados y livianos que pueden ser los productos electrónicos de consumo.

Explorando la inyección de aglomerante metálico (MBJ)

MBJ, un enfoque diferente, implica colocar polvo sobre una plataforma de formación y unirlo con un adhesivo rociado a través de una boquilla. El proceso se repite hasta que se completa la pieza. Las piezas MBJ son frágiles y requieren un manejo cuidadoso.

Pasos del proceso MBJ

Después de la impresión, las piezas MBJ se desvinculan para eliminar la mayor parte del aglutinante, un proceso delicado y crucial para evitar deformaciones o grietas. Sigue la sinterización, que densifica la pieza y provoca una contracción lineal del 15% al ​​20%. El producto final de MBJ es denso, libre de polímeros e isotrópico.

Ventajas y limitaciones de MBJ

MBJ cuenta con varias ventajas, como velocidad, rentabilidad, isotropía, resolución e idoneidad para piezas grandes y complejas. Sin embargo, enfrenta desafíos como polvo costoso, limitaciones de tamaño, porosidad residual, múltiples pasos de procesamiento, control de contracción, riesgos de deformación, espesor de pared limitado y, a menudo, requiere un mecanizado final.

Idoneidad para MBJ

Desde una perspectiva de costos, MBJ se recomienda para piezas medianas y pequeñas. Si bien es capaz de imprimir piezas más grandes, el proceso de sinterización a alta temperatura plantea desafíos en el manejo del peso y la contracción desigual.

Calidad de las piezas MBJ

Las piezas impresas con MBJ exhiben resistencias y densidades comparables a las de las piezas fundidas, con alta precisión antes y después de la sinterización. La rugosidad de la superficie suele ser de 2 a 5 μm, suficiente para la mayoría de las aplicaciones, aunque es posible que se necesiten tratamientos de superficie específicos para estándares más altos.

Gama de materiales para MBJ

MBJ se adapta a una amplia gama de materiales. El polvo no ligado se puede reciclar por completo, lo que simplifica las operaciones. Para atraer a más fabricantes, una mayor reducción de los costos de los materiales en polvo y un sistema de materiales abierto podrían reducir los costos de la cadena de suministro, haciendo que los materiales sean más asequibles y factibles.

En conclusión

El desarrollo de MBJ también ha impulsado avances en MIM. MBJ puede servir como proceso preliminar de creación de prototipos y pruebas en el desarrollo de nuevos productos, abordando desafíos de producción a pequeña escala, complementados con MIM para la fabricación a mayor escala. Ambos procesos, con sus ventajas y aplicaciones únicas, son fundamentales en el ámbito del desarrollo de componentes de precisión.

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