El proceso MIM – Metal Injection Moulding o Moldeo por Inyección de Metales es una tecnología apropiada para fabricar piezas de geometría compleja, de tamaño pequeño o medio en un amplio rango de materiales (aceros inoxidables, aceros de baja aleación, soft magnetic, acero de herramientas y cerámicas). Combina la técnica y versatilidad de la inyección de plástico con la técnica de sinterizado para producir piezas de alta densidad con tolerancias geométricas muy estrechas. 

El proceso del Metal Injection Moulding 

En esta imagen vemos el proceso que se sigue para el moldeo de metales: 

Inicio. Fabricación de molde: Los moldes utilizados en MIM son de acero de alta resistencia, más complejos y de mayor exigencia que los moldes convencionales de inyección de plástico. Las cavidades del molde con la forma de la pieza se fabrican con un factor de mayoramiento en función del grado de contracción del material que se va a inyectar. Es clave aplicar las reglas de diseño (enlace a reglas de diseño en la web) de la tecnología para garantizar una inyección estable y libre de defectos.  

La cantidad de cavidades del molde va en función de la geometría y las dimensiones de la pieza, pudiendo ser desde una única cavidad hasta más de 10. Los más habituales son de 2 ó 4 cavidades y el tiempo de ciclo va desde los 15 hasta los 60 segundos.  

Feedstock o materia prima: Está formada por polvo metálico de partícula máxima 32 micras (al menos un 80% por debajo de 22 micras) mezclado con ligantes o binders moldeables, granulado y extrusionado para obtener pellets. El binder es una mezcla de termoplásticos, ceras, polímeros y otros aditivos. 

La caracterización y el control del feedstock es clave de cara a ajustar los parámetros de procesos posteriores (especialmente la inyección y el sinterizado), para así obtener las tolerancias y la repetitividad deseadas. 

Inyección: El feedstock se inyecta en un molde con la forma de la pieza deseada. Los principales parámetros de inyección son la presión, el caudal y las temperaturas (del husillo de inyección y del molde). Los parámetros de inyección se han de adaptar a la geometría de la pieza, es fundamental el know how como fabricantes para obtener piezas sin defectos internos. La pieza obtenida se conoce como “Pieza en verde” y al salir del molde ya se produce la primera contracción dimensional con respecto a la cavidad del molde (entre 0,7% y 0,9% en aceros al carbono y baja aleación, y 0,4% en aceros inoxidables austentíticos).

Desbanderizado: Se trata del proceso en el que se elimina el ligante o binder que nos ha servido para inyectar y se puede realizar por varios métodos: térmico 100%, con base agua, con disolventes o por reacción catalítica. En Ecrimesa Group utilizamos feedstock catalítico, que tiene ventajas con respecto a los otros métodos, especialmente el tiempo de proceso, que es más rápido, y la estabilidad. La reacción catalítica se produce en una atmósfera controlada de N2 y ácido nítrico a unos 120ºC de temperatura, en la que el principal componente del binder, el POM, se descompone pasando de estado sólido a gas y dejando la pieza con alto grado de porosidad. La pieza resultante se llama «pieza en marrón”.  

El desbanderizado se puede realizar en hornos de batch o en la primera parte de los hornos continuos. La ventaja de realizarlo en los hornos continuos es que se evita la manipulación y la pieza avanza al sinterizado directamente. Hay que tener en cuenta que es el punto del proceso donde la pieza está más débil y es susceptible de deformaciones o defectos, por lo que evitar manipularla aumenta la fiabilidad del proceso. En Ecrimesa Group disponemos de ambos equipamientos. 

Hay una pequeña parte de binders «secundarios» que aún no reaccionan en esta fase y mantienen la forma de la pieza. Estos binders secundarios serán eliminados al inicio del sinterizado. 

Sinterizado: Es el proceso final de unión por interdifusión de las partículas metálicas entre sí por la acción de temperatura y gases (en función de la aleación será H2 ó N2) y en el que se alcanza la densidad objetivo (95-98% frente al 82% del sinterizado tradicional). Se puede realizar en hornos de batch (apropiados para lotes pequeños o materiales especiales) o en hornos continuos (apropiados para grandes lotes de producción). En Ecrimesa Group disponemos de ambos equipamientos con 3 líneas continuas y 2 hornos de batch. El posicionamiento de las piezas durante el proceso de desbanderizado y sinterizado puede afectar a los resultados dimensionales obtenidos, por lo que la fase de definición e industrialización es otra de las claves para obtener un proceso robusto y fiable. 

Durante el sinterizado se produce la segunda y definitiva contracción con respecto a la pieza en verde obteniéndose las dimensionales finales deseadas por el cliente. En el caso de los aceros al carbono y baja aleación el factor de contracción entre el molde y la pieza final es de 1,2165, y entre la pieza en verde y pieza final es de 1,205. En el caso de los aceros inoxidables el factor de contracción entre la pieza en verde y pieza final es de 1,166 y entre la pieza en verde y pieza final es de 1,160.  

Operaciones finales de terminación: tras el proceso de sinterizado las piezas pueden requerir otro tipo de operaciones y tratamientos para alcanzar las exigencias de los clientes. En Ecrimesa Group disponemos de un avanzado departamento de Tratamientos Térmicos para poder entregar las piezas completamente terminadas. También disponemos de servicio propio de mecanizado para poder mecanizar cotas de tolerancia estrecha, realizar operaciones de bruñido y de pulido final para requerimientos estéticos o de rugosidad. 

Ecrimesa Group tiene una dilatada experiencia en el sector, con más de 50 años de experiencia, aprovechando sinergias entre las tecnologías de MIM y microfusión.