A moldagem por injeção de metal pode simplificar a fabricação de peças complexas

4 de setembro de 2020 Por Nancy Crotti

O processo MIM combina a flexibilidade do projeto da moldagem por injeção de plástico com a resistência e integridade dos metais forjados.

Deepak Garg, Indo-MIM

(Imagem cortesia de Indo-MIM)

Os fabricantes de dispositivos médicos estão projetando e desenvolvendo produtos mais inteligentes, mais leves e mais complexos, usando e experimentando materiais difíceis de usinar, como aço inoxidável martensítico, austenítico e endurecido por precipitação, titânio e ligas sem níquel.

Instrumentos como dissecadores, concótomos, facas, bisturis e espalhadores para cirurgias minimamente invasivas estão cada vez mais leves e oferecem maior liberdade de movimentos, mas são mais complexos.

A moldagem por injeção de metal (MIM) atende aos desafios da fabricação de peças complexas de dispositivos médicos. A tecnologia Net-shaping MIM tem a capacidade distinta de produzir componentes altamente complexos com detalhes de superfície intrincados e texturas personalizadas.

Com o processo MIM, as peças podem ser fabricadas usando uma variedade de soluções de materiais disponíveis no mercado, incluindo aço endurecido e temperado, aço ferramenta, aço inoxidável, materiais magnéticos, ligas de tungstênio e titânio para aplicações de resistência, desgaste e corrosão.

A moldagem por injeção de metal pode oferecer soluções inovadoras, como a fabricação de uma peça com múltiplos materiais, permitindo o desenvolvimento da matéria-prima a partir de pós de materiais para atingir propriedades específicas, ter porosidade gradiente, etc.

Diferentes materiais são mais adequados para algumas aplicações MIM do que outras. (Gráfico cortesia de Indo-MIM)

É mais adequado para produção de alto volume com ligas difíceis de usinar para resistência, desgaste e resistência à corrosão. A extensa vida útil do molde permite a reprodução de centenas de milhares de peças, mantendo a qualidade. Ele oferece economia significativa de custos em relação ao preço da peça, ajuda na redução do número de peças e elimina o tempo de montagem porque recursos complexos ou múltiplos de um projeto podem ser incorporados em uma única peça.

O processo MIM é composto por quatro etapas de processamento exclusivas:

O processo MIM começa com a preparação da matéria-prima, também conhecida como composição. Pós metálicos ultrafinos são misturados com ligantes termoplásticos e cera em uma quantidade precisa. A mistura é misturada e aquecida para que os ligantes derretam. A massa é resfriada e então granulada em pellets de fluxo livre (matéria-prima) para moldagem.

A matéria-prima peletizada é alimentada em uma máquina de moldagem por injeção onde é aquecida e o aglutinante derrete antes da matéria-prima ser injetada na cavidade/cavidades do molde sob alta pressão. A peça moldada (“parte verde”) é resfriada e então ejetada do molde. A parte verde é aproximadamente 20% maior que a peça final e calculada com precisão para compensar o encolhimento que ocorre durante a sinterização.

Durante a desligação ou remoção do ligante, a extração com solvente remove a maior parte do ligante. A peça (agora denominada “parte marrom”) é agora semiporosa, o que permite que o ligante restante escape facilmente durante a sinterização.

As peças são carregadas em um forno de sinterização controlado atmosfericamente que as aquece lentamente para eliminar os ligantes restantes. Depois que os ligantes evaporam, a parte metálica é aquecida a uma temperatura mais alta e as partículas metálicas se fundem. A peça encolhe isotropicamente até as dimensões projetadas e se transforma em um sólido denso. A peça sinterizada atinge >= 97% de densidade do material forjado.

Com base nas necessidades do cliente, certas operações como cunhagem, usinagem, tratamento térmico, acabamento superficial, chapeamento e revestimento podem ser aplicadas à peça sinterizada.

Os moldes MIM podem durar até 500.000 disparos para produzir peças com precisão dimensional altamente repetível. Oferece economias de custos significativas em comparação com processos de fabricação tradicionais e pode eliminar processos de montagem porque o MIM pode substituir uma montagem de peças por um único componente.

Deepak Garg é gerente sênior de desenvolvimento de negócios da Indo-MIM. Ele possui mestrado em Tecnologia de Engenharia e Administração de Empresas e tem mais de 20 anos de experiência em fabricação, fixação e instalação de componentes mecânicos, materiais, tratamento de superfície e moldagem por injeção de metal/cerâmica.