MIM-Verfahren

1. Definition

Die MIM Technologie, auch Metallpulverspritzguss (eng. Metal Injection Moulding) genannt, kombiniert zwei Technologien: das Spritzgießen (aus dem Kunststoffspritzguss bekannt) und die Sinter-Technologie.

Aufgrund der Umsetzung von hohen geometrisch komplexen Anforderungen bereits im Produktionsprozess, wird diese Technologie als konturnahes Herstellungsverfahren bezeichnet.

Bei diesem Urformverfahren werden feines Metallpulver und thermoplastisches Polymerharz vermischt um ein spritzfähiges Granulat, den Feedstock, zu erhalten. Der so gewonnene Grünling wird nach dem Abkühlen entbindert um den Kunststoff herauszulösen. Der entstandene Bräunling hat noch eine poröse Oberfläche und wird deshalb knapp unter der Schmelztemperatur gesintert.

Der Vorteil des MIM Verfahren ist die vielfältige Auswahl an Formgebungsmöglichkeiten und Werkstoffen. Besonders geeignet ist die MIM Technik bei der Herstellung von kleineren und mittelgroßen Metallteilen von komplexer Geometrie in mittleren und großen Serien.

Während bei anderen Verfahren mehrere Bauteile separat produziert und zu einer Bauteilgruppe montiert werden müssen, kann im MIM Prozess gleich ein Bauteil aus einem Stück hergestellt werden. Auch Bohrungen, Gewinde, Hinterschneidungen, Gravuren, u.v.m. können in einem Produktionsschritt hergestellt werden.

2. Ablauf des MIM Verfahrens

1. Mischen

Im ersten Schritt der MIM Technologie wird das feine Metallpulver entsprechend seiner gewünschten Legierung mit thermoplastischem Kunststoff als Binder zu einer homogenen Pulvermischung verknetet und erwärmt.

2. Feedstock

Nach dem Granulieren ist die Metallmischung – der Feedstock – zähflüssig und kann nun im Spritzgussprozess verarbeitet werden.

3. Spritzgießen

Bei erhöhter Temperatur wird nun der Feedstock in ein geschlossenes Werkzeug bei hohem Druck gespritzt. Die Form wird erst komplett ausgefüllt und dann plastifiziert. Der entstandene Grünling besitzt alle geometrischen Eigenschaften des fertigen Bauteils.

4. Entbindern

Der abgekühlte Grünling wird nun aus der Spritzgussmaschine genommen. In einem zweistufigen Prozess, der thermischen oder katalyitschen Entbinderung, wird der Binder wieder entfernt. Dies kann bis zu 24 Stunden dauern. Übrig bleibt ein rein metallisches, aber noch offenporiges, Bauteil, der Bräunling.

5. Sintern

Um den Bräunling zu einem Präzisionsformteil mit den gewünschten geometrischen und mechanischen Eigenschaften zu machen, muss er bei hohen Temperaturen gesintert werden. Danach kann das Formteil bei Bedarf weiter behandelt werden.

6. Endkontrolle

All unsere Teile werden nach Abschluss des MIM Prozess einer umfassenden Sichtkontrolle unterzogen. Der gesamte Umfang aller Kriterien und Maßnahmen der Qualitätskontrolle wird funktionsgerecht je nach Kundenanforderung abgestimmt.

3. Video: Prozessablauf beim MIM Verfahren

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4. Ursprung des Metallpulverspritzguss

Die MIM Technik ist bereits seit fast einem Jahrhundert bekannt: Erste keramische Gehäuse für Zündkerzen wurden schon 1920 mit Metallpulverspritzguss hergestellt.

Richtig in der Industrie angekommen ist das MIM Verfahren dann aber erst 1980. Zunächst wurden mit MIM kleine, hochpräzise metallische Formteile für Industriegüter produziert.

Mittlerweile ist die MIM Technik aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Das MIM Verfahren hat sich als hochwirtschaftliches Fertigungsverfahren für Großserienprodukte etabliert, das besonders bei hoher Komplexität zum Einsatz kommt.

Produktbild eines MIM-Bauteils, das zur Hälfte in einer Rasterdarstellung gezeigt wird.

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5. Fragen und Antworten rund um das MIM-Fertigungsverfahren

FAQs on the MIM process

MIM stands for Metal Injection Molding. It is a manufacturing process that combines the advantages of plastic injection molding technology with metal processing.

MIM enables the production of complex, precise metal parts by injecting a mixture of metal powder and plastic into a mold. After injection molding, the binder is removed and the component is sintered, giving it its final strength.

MIM is particularly suitable for small, high-precision metal parts in medical technology, the automotive industry, aviation and electronics.

The metal injection molding (MIM) process is particularly suitable for complex, small-format metal parts with high precision. Typical areas of application and classic components that are produced using the MIM process include:

  • Automotive industry
    • Gear wheels & gears
    • Valve parts
    • Injection system components
    • Sensor and actuator housings
    • Shift and clutch components
  • Medical technology
    • Surgical instruments (e.g. forceps, scissors)
    • Minimally invasive surgical tools
    • Dental implant components
    • Endoscopic components
  • Watch and jewelry industry
    • High-precision watch movements & gear wheels
    • Clasps for bracelets
    • Decorative metal parts with complex designs
  • Aerospace industry
    • Small components for jet engines
    • Structural components with high temperature resistance
    • Sensor housings
  • Electronics & telecommunications
    • Smartphone & laptop housings
    • Connectors & contact pins
    • Heat sinks
  • Weapons and security industry
    • trigger mechanisms
    • Locking systems
    • Safety elements

MIM is particularly suitable for components that require high strength, complicated geometries and fine structures. It is particularly advantageous for large quantities, as it is more cost-efficient than machining production processes.

The MIM process (Metal Injection Molding) offers numerous advantages:

  • High design freedom - complex geometries, thin walls, functional integration.
  • Excellent material properties - high strength, density (95-98%), variety of materials (stainless steel, titanium, tungsten, etc.).
  • High precision - Tight tolerances (approx. +/- 0.3 % of nominal dimension), hardly any reworking necessary.
  • Efficient mass production - Cost-saving, low material loss, ideal for high quantities.
  • High-quality surfaces - Fine structures, low roughness (Ra 3.2 µm).
  • Sustainability - Material recycling & energy-efficient production.
  • Perfect for small & delicate components - Ideal for medical technology, automotive & electronics.

MIM combines the design freedom of injection molding with the strength of metal - ideal for precise, complex components in series production. 

The MIM process (Metal Injection Molding) differs from CNC machining and casting in several aspects. Here are the most important differences:

  • Geometric complexity
    • MIM: Enables highly complex shapes, undercuts and thin-walled structures without additional machining.
    • CNC: Limited design freedom, complex shapes require additional machining steps.
    • Casting: Good variety of shapes, but not as precise as MIM and often involves post-processing.
  • Precision & tolerances
    • MIM: High dimensional accuracy, often no post-processing required.
    • CNC: Extremely high precision (down to the micrometer range), ideal for individual parts and small batches.
    • Casting: Lower dimensional accuracy, often requires post-processing.
  • Material selection & properties
    • MIM: High density, very good mechanical properties comparable to rolled or forged metal.
    • CNC: Uses solid metal blocks, therefore best material properties, but high material loss.
    • Casting: Can be more brittle (pores, shrinkage cavities), mechanical properties often worse than MIM.
  • Cost-effectiveness & series production
    • MIM: Particularly cost-effective for large quantities (series production).
    • CNC: High costs for large quantities, but ideal for individual parts and prototypes.
    • Casting: Suitable for large components and high quantities, but often associated with post-processing costs.
  • Sustainability & material efficiency
    • MIM: Very low material loss as metal powder can be reused.
    • CNC: High material loss due to chip removal.
    • Casting: Material utilization better than CNC, but not as efficient as MIM.

Conclusion:

  • MIM is suitable for small, complex components in large quantities.
  • CNC machining is ideal for high-precision individual parts & small batches.
  • Casting is advantageous for large, less complex components.

The metal injection molding (MIM) process is used in many industries, especially where complex, precise and high-strength metal components are required in large quantities.

  • Automotive industry
    • Gear wheels, transmission gears, clutch parts
    • Injection systems, sensor & actuator housings
    • Lock mechanisms, electrical contacts
  • Medical technology
    • Surgical instruments (forceps, scissors)
    • Minimally invasive surgical tools
    • Dental implants & orthodontic components
  • Aerospace
    • Small components for engines & turbines
    • Structural components with high temperature resistance
    • Sensor & actuator housings
  • Watch & jewelry industry
    • Precise watch movements, gear wheels, springs
    • High-quality housings & bracelet clasps
    • Decorative metal elements
  • Electronics & telecommunications
    • Connectors, electrical contacts
    • Heat sinks for microchips
    • Smartphone & laptop housings
  • Weapons & security industry
    • Trigger mechanisms, safety elements
    • Housings for optical & electronic target systems
  • Industrial applications
    • Cutting tools, knives & blades
    • Pump parts, valves, bearings
    • High-precision mechanical components

MIM is particularly attractive for industries that require small, complex and heavy-duty metal parts in large quantities and with high precision.