Сравнение процессов MIM и CNC ‌, Как выбрать?

 

Дата выпуска：[2025/6/20]
 

‌ Сравнение процессов MIM и CNC ‌

MIM (Metal Injection Molding) и CNC (Computer Numerical Control Machining) - два принципиально разных производственных процесса для металлических деталей, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки и области применения. Ниже приводится подробное сравнение ключевых аспектов:

Обзор основных различий
‌ MIM (металлическое литье под впрыском): ‌ A ‌ порошковая металлургия ‌  процесс, сочетающий пластиковое литье впрыском и порошковое металлургическое спечение. Он смешивает мелкий металлический порошок с пластиковым связывающим веществом, чтобы сформировать сырье ‌,  «Который является ‌ инъекционное литье ‌  в «зеленую часть» ‌. Затем связывающее вещество удаляется через ‌ дебиндирование ‌, После высокой температуры ‌ спечение ‌  уплотнить часть в окончательный металлический компонент. Это по своей природе ‌ почти сетевой формы ‌  процесс.
‌ CNC (компьютерная цифровая обработка): ‌ A ‌ субстрактивное производство ‌  процесс. Он использует управляемые компьютером станки (мельницы, токарные станки, сверлы и т.д.) и резающие инструменты для постепенного удаления материала из твердого металлического полоса (штрих, пластина, кование, литье и т.д.), пока не будет достигнута желаемая геометрия. Ее суть заключается в ‌ удаление материала ‌.
Сравнение ключевых размеров
‌Cost‌

‌MIM:‌
‌ Высокая стоимость инструментирования: ‌  Требует значительных первоначальных инвестиций в металлические формы (обычно карбидные).
‌ Низкая стоимость за штуку: ‌  При больших объемах производства (обычно > 10k + штук) амортизированные затраты на оборудование являются низкими. Использование материала крайне высокое (~100%), с минимальным ручным трудом и высокой автоматизацией, в результате чего ‌ высококонкурентоспособные расходы на штуку ‌.
‌CNC:‌
‌ Низкая/Нет расходов на инструментирование: ‌  Обычно не требуют дорогих специальных форм (за исключением потенциальных креплений). Обработка может начаться после программирования.
‌ Высокая стоимость за штуку: ‌  Высокие материальные отходы (чипы), более длительное время обработки (особенно для сложных деталей), требуют квалифицированных операторов / программистов и значительных затрат на износ инструмента.  ‌ Стоимость на штуку значительно увеличивается с усложнением и временем обработки. ‌
‌ Вывод: MIM предлагает значительные преимущества в плане затрат для крупномасштабного производства небольших, сложных деталей. ЧПУ дешевле для небольших объемов, прототипов или простых деталей. ‌
‌ Материалы ‌

‌MIM:‌  Выбор материалов относительно ‌ Ограниченный ‌.  В первую очередь ограничиваются сплавами, которые могут быть сделаны в тонкий порошок и подходят для спекания: различные нержавеющие стали (316L, 17-4PH, 304L и т.д.), низкосплавные стали, инструментальные стали, кобальто-хромовые сплавы, титановые сплавы, вольфрамовые сплавы, медные сплавы и т.д.  ‌ Не может обрабатывать чистую медь, чистый алюминий, сплавы магния и т.д. ‌  Свойства материала близки к кованному, но могут проявлять небольшую ‌ анизотропия ‌.
‌CNC:‌  Выбор материала является ‌ чрезвычайно широкий ‌.  Может обрабатывать почти любой обрабатываемый металл: алюминий и сплавы (широко используемые), стали (различные сорта), нержавеющая сталь, латунь, бронза, титановые сплавы, магний сплавы, никель на основе сплавов, суперсплавы и т.д.
‌ Вывод: ЧПУ предлагает гораздо большую гибкость материала, чем MIM. ‌
‌ Геометрическая сложность и свобода дизайна ‌

‌MIM:‌ ‌ Превосходит в производстве очень сложных 3D-форм ‌   (как и пластиковые детали). Легко достигает тонких стен, небольших отверстий, тонких сеток, сложных кривых, внутренних / внешних нитей (формовых), внутренних полостей, подрезов, многослойных особенностей, тонких текстур поверхности и т.д.  ‌ Свобода дизайна очень высока. ‌
‌CNC:‌  Сложность ограничена доступностью инструмента и стратегиями обработки. Производство глубоких карманов, сложных внутренних особенностей, истинных тонких стен, тонких сеток или определенных подрезов ‌ Очень трудно или невозможно ‌.  Часто для сборки требуется несколько настроек или разделения частей, что увеличивает затраты и сложность. Свобода проектирования значительно ограничена осуществимостью обработки.
‌ Вывод: MIM имеет решающее преимущество для изготовления небольших деталей с крайне сложной геометрией. ‌
‌ Толерантность и поверхностная отделка ‌

‌MIM:‌
‌ Толерантность: ‌ ‌ Печение сокращения ‌   (изотропные) и искажения приводят к относительно ‌ более широкие допустимости как-спеченные ‌.  Типичные допуски к запечению составляют от ±0,3% до ±0,5% от размера (например, ±0,05 мм для функции 10 мм). Критические измерения часто требуют ‌ вторичная обработка (CNC) ‌  для достижения жестких допусков (± 0,025 мм или более жестких).
‌ Окончательность поверхности: ‌ ‌ Попеченные поверхности относительно грубые ‌   (аналогичные отливкам), с типичными значениями Ra между 1,6 - 6,3 мкм. Можно улучшить путем шлифовки, полировки, взрыва и т.д.
‌CNC:‌
‌ Толерантность: ‌ ‌ Точность очень высокая. ‌  Современные машины с ЧПУ могут последовательно достичь жестких допусков ±0,0125 мм или более жестких (в зависимости от машины, инструментов, материала, управления процессом).
‌ Окончательность поверхности: ‌ ‌ Отлично. ‌  Операции отделки (тонкое фрезирование, поворот, шлифовка) могут непосредственно обеспечить очень гладкие поверхности (Ra < 0,8 мкм), даже зеркальные отделки.
‌ Вывод: ЧПУ значительно превосходит запеченные детали MIM в сырой точности размеров и поверхностной отделке. MIM обычно требует дополнительной отделки с ЧПУ для достижения эквивалентных уровней. ‌
‌ Скорость производства и время выполнения ‌

‌MIM:‌
‌ Длинное первоначальное время: ‌  Проектирование и изготовление формы занимает время (от недель до месяцев). Валидация процесса (разработка сырья, профиль печения) также требует времени.
‌ Высокая скорость производства: ‌  Как только формы и процесс стабильны, циклы литья под впрыском коротки (от секунд до десятков секунд на часть), формы часто имеют несколько полостей, а печи для спечения одновременно обрабатывают большие партии, в результате чего ‌ очень высокие показатели выхода ‌.
‌CNC:‌
‌ Короткое первоначальное время: ‌  Программирование и настройка относительно быстры (от часов до дней).
‌ Длинное время обработки на штуку: ‌  Время обработки зависит от сложности детали, твердости материала и требуемой точности, от минут до часов или более на часть. Аппаратные ресурсы (машины, труд) ограничивают общую пропускную способность.
‌ Вывод: MIM имеет значительное преимущество скорости для заказов большого объема (после длительной начальной фазы). ЧПУ обеспечивает более быструю реакцию на прототипы и производство в небольших объемах. ‌
‌ Подходительность размера партии ‌

‌MIM:‌ ‌ Исключительно подходит для производства в больших объемах ‌   (обычно > 10 000 штук). Высокие первоначальные расходы требуют больших объемов амортизации.
‌CNC:‌ ‌ Идеально подходит для малообъемного, высокосмешанного, прототипного и одноразового производства. ‌  Смена продукта относительно проста (смена программы и арматуры).
‌ Вывод: Размер партии является ключевым решающим фактором. MIM специализируется на больших объемах; ЧПУ является универсальным для малого объема. ‌
‌ Гибкость изменения дизайна ‌

‌MIM:‌ ‌ Изменения в дизайне являются дорогостоящими и занимают много времени. ‌  Обычно требуется модификация или даже замена дорогих форм.
‌CNC:‌ ‌ Гибкость высокая. ‌  Изменения в конструкции в первую очередь требуют модификации программы ЧПУ и потенциально арматуры, с относительно низкими затратами и воздействием времени.
‌ Вывод: ЧПУ является более гибким во время разработки продукта или когда конструкции нестабильны. ‌
‌ Воздействие на окружающую среду ‌

‌MIM:‌  Очень высокое использование материала (> 95%), минимальные отходы (в основном сприны / бегуны, перерабатываемые). Однако обработка порошка, развязывание (растворитель/каталитик/тепло) и высокотемпературное спечение включают химические вещества и значительное потребление энергии.
‌CNC:‌  Генерирует значительные металлические чипы (сливки), меньшее использование материала (особенно для сложных частей), но чипы, как правило, 100% перерабатываются. Обработка охлаждающих и смазочных материалов является экологическими соображениями. Потребление энергии зависит от времени обработки.
‌ Вывод: МИМ минимизирует материальные отходы, но процессная энергия/химические вещества являются проблемами; ЧПУ имеет больше отходов, но легкую переработку, при этом энергия / охлаждающая жидкость являются основными факторами. ‌

Как выбрать?
‌ Рассмотрите объем: ‌  Высокий объем благоприятствует МИМ; низкий объем благоприятствует CNC. Это главный фильтр.
‌ Рассмотрим сложность: ‌  Экстремальная геометрическая сложность (особенно внутренние особенности, тонкие стены) сильно благоприятствует МИМ; простые формы более прямые с ЧПУ.
‌ Рассмотрите точность/финиш: ‌  Требуя сверхвысокой точности / отделки в производстве диктует ЧПУ. MIM может достичь этого, но обычно требует отделки с ЧПУ, добавляя стоимость.
‌ Рассмотрите материал: ‌  Если материал не запекаемый (например, чистый Al, чистый Cu, сплавы Mg), единственным вариантом является ЧПУ.
‌ Рассмотрите стоимость: ‌  Расчет общей стоимости (включая оборудование, обработку, материальные отходы, отделку). Сравните для целевого объема.
‌ Рассмотрите время: ‌  Нужны быстрые прототипы/малообъемная доставка? CNC быстрее. Большие заказы менее чувствительны к первоначальному времени обработки инструментов? MIM является более эффективным после запуска.
‌ Рассмотрите стабильность конструкции: ‌  Нестабильный дизайн или вероятность изменения? CNC обеспечивает большую гибкость.
‌ На практике они часто сочетаются: ‌  MIM создает сложное почти сетевое тело; ЧПУ выполняет точную отделку критических особенностей и отверстий, достигая лучшего баланса затрат, сложности и точности.