何时使用金属 3D 打印与金属注射成型 (MIM)

商业 3D 打印的繁荣引起了对该过程的许多常见误解。例如，许多人认为增材制造工艺只能使用塑料。实际上，工程师也可以使用金属制作 3D 打印零件。

对于涉及金属的项目，工程师应该熟悉金属注射成型 (MIM) 和金属 3D 打印的优缺点。仔细观察这两个过程会发现，金属 3D 打印提供了一系列令人惊讶的好处。以下是工程师的主要区别以及主要考虑因素。

金属注射成型 (MIM)

金属注射成型（MIM）将塑料注射成型与粉末冶金相结合，需要原料制备、成型、脱脂和烧结四个阶段。

首先，细金属粉末与热塑性材料和蜡粘合剂结合，然后造粒成小颗粒。然后将这些粒料加热并注入模腔。成型后，粘合剂从金属粉末中去除，形成“棕色部分”，然后进入烧结阶段。熔炉循环通常涉及多个阶段。将棕色部分加热到相对较低的温度以烧掉任何剩余的粘合剂，然后在接近金属熔点的温度下对其进行烧结。金属粉末致密化以生产最终产品。

应用程序

当工程师需要生产无法通过任何其他工艺有效制造的零件（尤其是小型或复杂零件）时，他们会求助于 MIM。由于使用 MIM 制造零件只需要一个模具，因此这一过程也具有高度可重复性，并且可以生产出尺寸、形状和强度均一的零件。

MIM 零件在从汽车到航空航天的主要商业和工业领域具有广泛的应用。常见应用包括眼镜组件、表壳、笔记本电脑铰链和精密医疗器械上的铰链。

好处

MIM 是一种生产大量小型复杂零件的有效方法。成品零件具有光滑的表面光洁度，并且其尺寸相对坚固，通常产生超过 95% 的密度。 MIM 与多种可分解成粉末形式并适用于烧结的材料兼容。这些主要是钢材。

限制

不幸的是，金属注射成型具有许多限制，主要是由于生产 MIM 零件所需的模具。 MIM 模具的成本从 50,000 美元到 100,000 美元不等，这对于小批量生产运行来说可能过于昂贵。通常，MIM 对于年产量超过 5 万且生产生命周期较长的产品具有经济意义。

此外，金属注塑成型对工程师提出了相当大的设计挑战。模具设计不容易改变，而且在形状方面仍然存在重大限制。例如，零件不能有大的悬垂，因为它必须从型腔中弹出。由于脱脂，壁厚提出了另一个设计挑战。如果零件壁太厚，可能无法从中间提取蜡。如果设计师和项目经理计划在他们的项目中使用金属注塑成型，则必须牢记这些注意事项。否则，他们可能会被迫在以后的制造过程中进行代价高昂的调整。

金属 3D 打印

金属 3D 打印提供了许多其他工艺（包括 MIM）无法比拟的优势。一种金属 3D 打印是激光粉末床熔合 (L-PBF)，有时也称为 DMLS，这是一种用金属粉末生产零件的打印工艺。

在此过程中，腔室中会预先准备好氩气等惰性气体，以尽量减少氧化。在构建平台的顶部铺上一层薄薄的金属粉末，然后激光将粉末分成小块熔化在一起；重复该过程，直到零件完全构建。零件冷却后去除多余的粉末。从那里，零件被消除应力，与构建板分离，然后在必要时进行热处理。

应用程序

由 L-PBF 工艺制成的零件是工业应用和高性能最终用途工程零件的理想选择。常见用例包括喷气发动机、涡轮叶片、医疗设备和发电机。这个过程与越来越多的金属合金甚至一些贵金属（如黄金和铂）兼容。还有其他金属 3D 打印工艺更适合法规较少且对性能要求严格的应用，例如金属粘合剂喷射和金属挤压。

好处

当工程师需要制造需要高强度和耐用性、耐化学性以及获得独特设计功能的专用零件时，他们会求助于金属 3D 打印。与金属注塑成型不同，金属 3D 打印为工程师提供了极大的设计自由度。金属 3D 打印不使用模具，因此工程师不受某些形状限制，更改零件的设计就像在计算机上更新设计一样简单。使设计更复杂不会增加额外的生产成本。

限制

也就是说，金属 3D 打印确实有其自身的一系列挑战。由于所需的严格制造条件和过程控制，构建尺寸受到限制。此外，在考虑材料成本之前，工业级机器的金属 3D 打印启动成本可能飙升至数百万。然而，对于想要无与伦比的设计灵活性和出色机械强度的工程师来说，高昂的价格可能是一项值得投资的项目。

开始使用金属 3D 打印

金属注射成型非常适合制造尺寸惊人的小型复杂零件。然而，金属 3D 打印在许多关键领域都超过了这一过程。金属 3D 打印提供了更多的设计多功能性，并且使用该工艺制造的零件可以优化为高强度、耐用性和耐化学性。

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