MIM vs. CNC Prozessvergleich ‌, Wie wählen?

Datum:[2025/6/20]

‌MIM vs. CNC Prozessvergleich ‌

MIM (Metal Injection Molding) und CNC (Computer Numerical Control Machining) sind zwei grundlegend unterschiedliche Fertigungsprozesse für Metallteile mit jeweils unterschiedlichen Vorteilen, Nachteilen und Anwendungsbereichen. Im Folgenden finden Sie einen detaillierten Vergleich der wichtigsten Aspekte:

Kernunterschiede Übersicht
‌ MIM (Metallspritzguss): ‌ A ‌ Pulvermetallurgie ‌  Verfahren, das Kunststoff-Spritzgießen und Pulvermetallurgie-Sintern kombiniert. Es mischt feines Metallpulver mit einem Kunststoffbindemittel, um einen "Rohstoff" zu bilden ‌,  "Was ist ‌ Spritzgießen ‌  in einen grünen Teil ‌. Das Bindemittel wird dann über ‌ Entbindung ‌, gefolgt von hoher Temperatur ‌ Sintern ‌  um das Teil in das endgültige Metallkomponente zu verdichten. Es ist inherent ein ‌ nahe-net-form ‌  Prozess.
‌ CNC (Computer numerische Steuerung Bearbeitung): ‌ A ‌ Subtraktive Fertigung ‌  Prozess. Es verwendet computergesteuerte Werkzeugmaschinen (Mühlen, Drehmaschinen, Bohrer usw.) und Schneidwerkzeuge, um Material schrittweise aus einem festen Metallrohling (Stangenstock, Platte, Schmieden, Gießen usw.) zu entfernen, bis die gewünschte Geometrie erreicht ist. Seine Essenz ist ‌ Material Entfernung ‌.
Schlüsseldimensionsvergleich
‌Cost‌

‌MIM:‌
‌ Hohe Werkzeugkosten: ‌  Erfordert erhebliche Vorinvestitionen für Metallformen (typischerweise Karbid).
‌ Niedrige Kosten pro Stück: ‌  Bei hohen Produktionsmengen (typischerweise > 10.000+ Stück) sind die amortizierten Werkzeugkosten niedrig. Materialnutzung ist extrem hoch (~100%), mit minimaler manueller Arbeit und hoher Automatisierung, was zu ‌ hohe Wettbewerbsfähigkeit pro Stück ‌.
‌CNC:‌
‌ Niedrige / keine Werkzeugkosten: ‌  In der Regel erfordert es keine teuren speziellen Formen (außer potenziellen Armaturen). Die Bearbeitung kann nach der Programmierung beginnen.
‌ Hohe Kosten pro Stück: ‌  Hohe Materialabfälle (Chips), längere Bearbeitungszeiten (insbesondere für komplexe Teile), erfahrene Bediener/Programmierer und erhebliche Werkzeugverschleißkosten.  ‌ Die Kosten pro Stück steigen deutlich mit Komplexität und Bearbeitungszeit. ‌
‌ Schlussfolgerung: MIM bietet erhebliche Kostenvorteile bei der Großserienproduktion kleiner, komplexer Teile. CNC ist billiger für geringe Mengen, Prototypen oder einfache Teile. ‌
‌ Materialien ‌

‌MIM:‌  Die Materialauswahl ist relativ ‌ begrenzt ‌.  Vor allem auf Legierungen beschränkt, die zu feinem Pulver hergestellt werden können und zum Sintern geeignet sind: verschiedene Edelstahl (316L, 17-4PH, 304L, etc.), niedrigelegierte Stähle, Werkzeugstähle, Kobaltchromlegierungen, Titanlegierungen, Wolframlegierungen, Kupferlegierungen, etc.  ‌ Kann reines Kupfer, reines Aluminium, Magnesiumlegierungen usw. nicht verarbeiten. ‌  Materialeigenschaften sind nahe an Schmiede, aber können leicht zeigen ‌ Anisotropie ‌.
‌CNC:‌  Die Materialauswahl ist ‌ extrem breit ‌.  Kann fast jedes bearbeitbare Metall verarbeiten: Aluminium & Legierungen (weit verbreitet), Stähle (verschiedene Sorten), Edelstahl, Messing, Bronze, Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen, Nickellegierungen, Superlegierungen usw.
‌ Schlussfolgerung: CNC bietet viel größere Materialflexibilität als MIM. ‌
‌ Geometrische Komplexität und Designfreiheit ‌

‌MIM:‌ ‌ Exzellent bei der Herstellung hochkomplexer, 3D-Formen ‌   (ähnlich wie Kunststoffteile). Leicht erreicht dünne Wände, kleine Löcher, feine Maschen, komplexe Kurven, innere / äußere Gewinde (formbar), innere Hohlräume, Unterschnitte, mehrstufige Merkmale, feine Oberflächentexturen usw.  ‌ Die Designfreiheit ist sehr hoch. ‌
‌CNC:‌  Komplexität wird durch Werkzeugzugänglichkeit und Bearbeitungsstrategien begrenzt. Die Herstellung tiefer Taschen, komplexer innerer Merkmale, wahrer dünner Wände, feiner Maschen oder bestimmter Unterschnitte ist ‌ sehr schwierig oder unmöglich ‌.  Oft erfordert die Montage mehrere Setups oder Teile aufteilen, was Kosten und Komplexität erhöht. Die Konstruktionsfreiheit wird durch die Bearbeitungsmachbarkeit erheblich eingeschränkt.
‌ Schlussfolgerung: MIM hat einen entscheidenden Vorteil bei der Herstellung von Kleinteilen mit extrem komplexen Geometrien. ‌
‌ Toleranz & Oberflächenverbindung ‌

‌MIM:‌
‌ Toleranz: ‌ ‌ Sinterschrumpfung ‌   (isotrope) und Verzerrung führen zu relativ ‌ breitere als gesinterte Toleranzen ‌.  Typische Sintertoleranzen liegen bei ±0,3% bis ±0,5% der Abmessung (z.B. ±0,05 mm für ein 10mm-Feature). Kritische Dimensionen erfordern oft ‌ Sekundärbearbeitung (CNC) ‌  um enge Toleranzen (±0,025mm oder enger) zu erreichen.
‌ Oberfläche Finish: ‌ ‌ As-gesinterte Oberflächen sind relativ rau ‌   (ähnlich Gussen), mit typischen Ra-Werten zwischen 1,6 - 6,3 µm. Kann durch Schleifen, Polieren, Strahlen usw. verbessert werden.
‌CNC:‌
‌ Toleranz: ‌ ‌ Die Präzision ist sehr hoch. ‌  Moderne CNC-Maschinen können konsequent enge Toleranzen von ±0,0125mm oder enger erreichen (je nach Maschine, Werkzeug, Material, Prozesssteuerung).
‌ Oberfläche Finish: ‌ ‌ Ausgezeichnet. ‌  Durch Veredelungsvorgänge (Feinfräsen, Drehen, Schleifen) können direkt sehr glatte Oberflächen (Ra < 0,8 µm), sogar Spiegelverarbeitungen erzielt werden.
‌ Schlussfolgerung: CNC übertrifft MIM-Sinterteile in Rohmaßgenauigkeit und Oberflächenverbindung deutlich. MIM erfordert normalerweise zusätzliche CNC-Veredelung, um gleichwertige Niveaus zu erreichen. ‌
‌ Produktionsgeschwindigkeit & Lieferzeit ‌

‌MIM:‌
‌ Lange anfängliche Lieferzeit: ‌  Gestaltung und Herstellung dauern Zeit (Wochen bis Monate). Auch die Prozessvalidierung (Rohstoffentwicklung, Sinterprofil) erfordert Zeit.
‌ Hochvolumenproduktionsgeschwindigkeit: ‌  Sobald Formen und Prozess stabil sind, sind Spritzgießzyklen kurz (Sekunden bis Zehnte Sekunden pro Teil), Formen haben oft mehrere Hohlräume und Sinterofen verarbeiten große Chargen gleichzeitig, was zu ‌ sehr hohe Leistungsraten ‌.
‌CNC:‌
‌ Kurze anfängliche Lieferzeit: ‌  Programmierung und Einrichtung sind relativ schnell (Stunden bis Tage).
‌ Lange Bearbeitungszeit pro Stück: ‌  Die Bearbeitungszeit hängt von der Komplexität des Teils, der Materialhärte und der erforderlichen Präzision ab, die von Minuten bis Stunden oder mehr pro Teil reicht. Hardwareressourcen (Maschinen, Arbeitskraft) begrenzen den Gesamtdurchsatz.
‌ Schlussfolgerung: MIM hat einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil bei großen Aufträgen (nach der langen Anfangsphase). CNC bietet schnellere Reaktion für Prototypen und geringe Volumenproduktion. ‌
‌ Eignung der Chargengröße ‌

‌MIM:‌ ‌ Außergewöhnlich geeignet für die Großvolumenproduktion ‌   (typischerweise > 10.000 Stück). Hohe Anfangskosten erfordern große Amortisationsmengen.
‌CNC:‌ ‌ Ideal für Low-Volume-, High-Mix-, Prototyp- und Einzelproduktion. ‌  Produktwechsel ist relativ einfach (Programm und Anlage ändern).
‌ Schlussfolgerung: Die Chargengröße ist ein entscheidender Faktor. MIM ist spezialisiert auf hohe Volumen; CNC ist vielseitig für geringe Volumen. ‌
‌ Flexibilität bei Design-Änderungen ‌

‌MIM:‌ ‌ Designänderungen sind kostspielig und zeitaufwendig. ‌  In der Regel erfordern Modifikationen oder sogar den Austausch teurer Formen.
‌CNC:‌ ‌ Flexibilität ist hoch. ‌  Konstruktionsänderungen erfordern in erster Linie die Änderung des CNC-Programms und möglicherweise der Armaturen, mit relativ niedrigen Kosten und zeitlichen Auswirkungen.
‌ Schlussfolgerung: CNC ist flexibler während der Produktentwicklung oder wenn Konstruktionen instabil sind. ‌
‌ Umweltauswirkungen ‌

‌MIM:‌  Sehr hoher Materialverbrauch (>95%), minimaler Abfall (hauptsächlich Spruces/Runners, recycelbar). Allerdings beinhalten die Pulverhandlung, die Entbindung (Lösungsmittel/Katalysator/Thermik) und das Hochtemperatursintern Chemikalien und einen erheblichen Energieverbrauch.
‌CNC:‌  Erzeugt erhebliche Metallchips (Swarf), geringere Materialnutzung (insbesondere für komplexe Teile), aber Chips sind in der Regel 100% recycelbar. Der Umgang mit Kühlmitteln und Schmierstoffen ist ein Umweltaspekt. Der Energieverbrauch hängt von der Bearbeitungszeit ab.
‌ Schlussfolgerung: MIM minimiert Materialabfall, aber Prozessenergie/Chemikalien stellen Herausforderungen dar; CNC hat höhere Abfälle, aber einfaches Recycling, wobei Energie / Kühlmittel primäre Faktoren sind. ‌

Wie wählen?
‌ Betrachten Sie Volumen: ‌  Hohes Volumen begünstigt MIM; geringes Volumen begünstigt CNC. Dies ist der primäre Filter.
‌ Betrachten Sie die Komplexität: ‌  Extreme geometrische Komplexität (insbesondere innere Merkmale, dünne Wände) begünstigt MIM stark; einfachere Formen sind mit CNC direkter.
‌ Präzision / Finish in Betracht ziehen: ‌  Die Anforderung an ultrahohe Präzision/Fertigung diktiert CNC. MIM kann es erreichen, aber in der Regel erfordert CNC-Veredelung, die Kosten hinzufügt.
‌ Betrachten Sie Material: ‌  Wenn das Material nicht sinterbar ist (z.B. reine Al, reine Cu, Mg-Legierungen), ist CNC die einzige Option.
‌ Betrachten Sie die Kosten: ‌  Berechnen Sie die Gesamtkosten (inkl. Werkzeuge, Verarbeitung, Materialabfall, Veredelung). Vergleichen Sie das Zielvolumen.
‌ Betrachten Sie Zeit: ‌  Benötigen Sie schnelle Prototypen/geringe Liefermengen? CNC ist schneller. Große Aufträge weniger empfindlich auf die anfängliche Werkzeugzeit? MIM ist nach dem Laufen effizienter.
‌ Beachten Sie die Konstruktionsstabilität: ‌  Ist das Design instabil oder veränderbar? CNC bietet mehr Flexibilität.
‌ In der Praxis werden sie oft kombiniert: ‌  MIM schafft den komplexen fast netzförmigen Körper; CNC führt die Präzisionsfertigung kritischer Merkmale und Löcher durch und erzielt das beste Gleichgewicht zwischen Kosten, Komplexität und Genauigkeit.