Perspectivas del moldeo por inyección de metales para 2022 en Europa

1. Qué es el moldeo por inyección de metales y cuando se aplica

¿Qué es el moldeo por inyección de metales?

Durante las últimas décadas, el MIM o “Metal Injection Moulding” se ha confirmado como una tecnología muy competitiva para la fabricación de pequeñas piezas de acero de alta precisión y complejidad, que serían muy costosas de realizar mediante otros procesos.

El feedstock o materia prima de la que partimos es un material compuesto por polvo de acero muy fino y un polímero que actúa como conglomerante.

Este material se puede inyectar en un molde metálico como si de un plástico se tratara, consiguiendo la “pieza verde”, que tiene la misma forma que la pieza que queremos conseguir, pero es un 20% más grande en todas sus dimensiones, ya que todavía conserva la componente plástica.

Atacando la pieza verde con un catalizador, fase llamada “desbanderizado”, provocamos la sublimación del polímero, que es expulsado en forma de gas. A este estado intermedio, en el que la pieza mantiene las dimensiones iniciales, pero es porosa y de muy baja resistencia mecánica, lo llamamos “pieza marrón”.  

Durante la última fase del proceso, la temperatura se eleva (siempre por debajo de la temperatura de fusión del acero) en atmósfera protectora, activando el sinterizado por atracción de masas. La pieza va disminuyendo su tamaño a medida que aumenta su densidad, hasta alcanzar valores superiores al 97% para las dimensiones finales de la “pieza MIM”, que en muchas ocasiones coincide con la pieza acabada.  

Dependiendo de los requisitos técnicos, las piezas MIM se pueden someter a cualquier tipo de tratamientos posteriores (térmicos, superficiales, enderezados, mecanizados, pulidos, soldaduras, etc.).

En 1993, ECRIMESA fue la primera empresa en la historia en desarrollar este proceso en un horno continuo, teniendo en la actualidad 3 líneas totalmente operativas. Gracias a una amplia batería de inyectoras automáticas con sistemas de manipulación robotizados que incluyen sistemas de visión artificial, se consiguen altos niveles de Productividad y Calidad.

¿Cuándo se aplica?

Generalmente hablando, cualquier pieza que se pueda fabricar mediante inyección de plástico se podría producir en acero mediante MIM, pero existen algunas limitaciones o reglas a tener en cuenta:

Aunque en ECRIMESA existen piezas en producción de hasta 350 gr (“récord” de la tecnología, todavía vigente a nivel mundial), el MIM es un proceso recomendable para piezas menores de 100 gr y especialmente competitivo por debajo de los 40 gr. La reducción de peso aumenta la precisión de las tolerancias dimensionales y reduce el consumo de materia prima, que tiene una gran influencia en el coste total.

Se recomienda el radio máximo admisible para todos los bordes, especialmente los internos, ya que las aristas vivas pueden ser focos de posibles grietas.

Los cambios de sección deben ser graduales, facilitando el flujo de material durante la inyección y evitando las masas aisladas.

Una cara plana facilitará el paletizado de la pieza en el interior del horno MIM. Cuanto más estable sea este apoyo, las deformaciones serán menores y conseguiremos tolerancias dimensionales más precisas.

2. Sectores con más potencial de desarrollo

Los principales sectores según EPMA, para la industria del Metal Injection Moulding en Europa se centra en el sector de la automoción (22%) y en el sector de la defensa (19%) con una importante expansión durante el 2020.

Desde Ecrimesa Group se confirma esta tendencia general en el mercado europeo con un fuerte desarrollo del sector de defensa, médico, herramienta y bienes de consumo.

Las previsiones que ofrece la EPMA sobre la evolución en los próximos años indican un crecimiento en diversos sectores como médico, automoción, defensa…etc.

Desde el punto de vista de nuestra empresa, sectores como el de defensa y bienes de consumo serán críticos en la evolución del mercado en los próximos años, y a medio plazo tenemos mucha confianza en la evolución del sector médico y aeroespacial en el mercado europeo para nuestra tecnología MIM.

3. Principales retos de esta tecnología para 2022 en Europa

Aunque enfrentamos un período complejo muy afectado por las consecuencias de la pandemia generada por el COVID-19, el alza de los precios de la energía y los costes de transporte, la evolución del Metal Injection Moulding en Europa para el último semestre del 2021 se presenta como positiva.

Así lo extraemos de los datos remitidos por la EPMA (European Powder Metallugy Association), así como los propios que manejamos en Ecrimesa Group.

La evolución de mercado, según el último informe emitido por la EPMA refleja una previsión de fuerte crecimiento para el año 2021.

En nuestro caso, las previsiones estimaban una subida de la cifra de negocios para este año superior al 12 % frente a las ventas del año 2019, recuperando los valores del año 2020, si bien en el primer trimestre estas ventas superan las previsiones en más de un 25%, estando previsto por primera vez en la historia superar los 20 millones de Euros.

En nuestra opinión, las principales dificultades al que nos enfrentamos las empresas europeas son:

1. Escaso desarrollo de la tecnología MIM entre los diseñadores, que hace que no aparezcan suficientes desarrollos adecuados para nuestra tecnología y haya que colaborar en rediseños y en fomentar la tecnología en ámbitos de diseño.
2. Competencia con proveedores de países “Low Cost”, si bien el peso de la mano de obra no es tan crítico en el MIM como en otras tecnologías, si existe una diferencia de coste y fundamentalmente en el precio de moldes.
3. Competencia con otras tecnologías productivas.

Además de estos puntos que son generales y que se repiten en los distintos congresos y reuniones de los grupos de trabajo de la EPMA, desde Ecrimesa Group consideramos un riesgo importante para el año 2022 el suministro de materias primas, ante la creciente demanda y la situación de diversos proveedores de polvo y feedstock en Europa y en Asia que pueden poner en riesgo el fuerte crecimiento del mercado.

Los retos en los próximos años que vemos desde Ecrimesa Group son: 

1. Complementariedad de la tecnología Additive Manufacturing con la tecnología MIM con el fin de mejorar el time to market de los productos MIM y mejorar el conocimiento de los diseñadores de ambas tecnologías para permitir un desarrollo en nuevos sectores industriales.
2. Automatización de procesos productivo para mejorar la competitividad.
3. Digitalización de procesos y aplicación de tecnologías de Machine Learning  y  simulación para fortalecer los procesos.
4. Mejoras de materias primas y desarrollo de nuevas aleaciones para sector médico, aeroespacial y automoción.
5. Reducción de emisiones generadas por el proceso productivo Nox, CO2 y COV´s y de los residuos generados por el proceso.

4. Ventajas de la fabricación de metales con MIM

El MIM es esencialmente una tecnología de fabricación de piezas de acero de precisión, con formas tridimensionales complejas, finos detalles, buena estética, exigentes requisitos mecánicos y alto consumo.   

Se conoce coloquialmente como “el enemigo del mecanizado”, porque las estrechas tolerancias geométricas (±0,5%), baja rugosidad (entre Ra0.8 y Ra1.2) y gran calidad de acabado (posibilidad de incluir en el molde roscas, moleteados, logotipos, etc.) disminuyen enormemente la necesidad de segundas operaciones para conseguir una pieza terminada y lista para la línea de montaje correspondiente.   

Cuando la forma de la pieza en cuestión permite su fabricación mediante pulvimetalurgia tradicional (prensado en un eje + sinterizado), a menudo el MIM podría parecer poco competitivo. Sin embargo, este tipo de piezas son mucho más porosas y frágiles, por lo que es habitual que la aplicación obligue al cambio a componentes de mayor resistencia como las piezas MIM. 

5. MIM en Ecrimesa Group

Las principales ventajas que ofrece el Grupo Ecrimesa en este entorno se centran:

1. Capacidad de desarrollo de nuevos proyectos al contar con taller de moldes propios con elevada capacidad productiva y una experiencia de desarrollo de más de 2.000 proyectos en más de 40 sectores industriales diferentes (permitiendo el mantenimiento interno de los moldes, así como acelerar modificaciones).
2. Desarrollo de I+D+i con inversiones superiores a los 200.000 Euros anuales con apoyo del Ministerio de Industria a través del CDTI con colaboraciones con centros especializados como DYPAM de la UCLM.
3. Importantes alianzas estratégicas desde hace muchos años con empresas líderes como BASF, Arburg, Cremer, PolyMIM, Desktop Metal.
4. Planta de tratamientos térmicos propia  que nos permite conseguir elevadas prestaciones en piezas de aceros de baja aleación (optimizando los tratamientos térmicos a el tamaño y microestructura de la tecnología MIM)  que suponen el 75 % de nuestra cartera de producciones.
5. Planta de mecanizado que nos permite ofrecer productos acabados a nuestros clientes , incluyendo además tratamientos superficiales que son subcontratados.
6. Laboratorios dimensionales ,  metalúrgico y de materiales propios  dotado de equipos ( Escaner dimensional , medición sin contacto,tomografía y Radioscopía , análisis químico completo con analizadores de elementales de % C , % O2 , % N2 , espectrómetros multibase , TGA-DSC dilatómetros , microdureza y microscopios ópticos con análisis de imagen, ensayos mecánicos y de corrosión ) que permite el control de calidad , mejora de procesos y acometer proyectos de I+D y de estandarización de materiales MIM.
7. Varias Líneas de sinterizado batch y continuas que permiten flexibilidad y alta productividad.
8. Línea de CIM que permite desarrollar soportes para sinterizar reduciendo deformaciones.

Descubra nuestras instalaciones de moldeo por inyección de metales!