分類彙整: 中空成型

滾塑模具便宜但單價高?一篇看懂與 EBM 中空成型的成本差異

大型中空件的成本考量

當您的產品是一個大型中空件,例如工業用油箱、大型水塔、兒童遊樂設施或皮划艇時,製程的選擇將直接決定您的專案成敗。

射出成型在此已不適用。這場決策的兩大主角是:擠出中空成型 EBM滾塑成型

這兩種技術都能製造出色的中空產品,但它們的成本結構、生產速度與模具投資卻是天差地別。選擇的關鍵不在於哪個技術更好,而在於您的預期年產量在哪個區間。

1. 擠出中空成型 EBM

EBM 是中空成型家族中用於生產大型工業零件的技術。

  • 原理: 機器擠出管狀的熔融塑膠型胚,模具快速閉合將型胚夾斷,並從吹氣針吹入高壓空氣,使型胚膨脹並貼合模具型腔,冷卻後開模修邊。
  • 優勢:
    • 週期快單價低: 生產速度極快,一個大型油箱的週期可能僅需數分鐘。適合大規模量產,單件成本低。
    • 壁厚控制佳: 可透過型胚編程技術,精確控制產品各部位的壁厚。
  • 劣勢:
    • 模具成本極高: EBM 模具需要承受高壓,且結構複雜,通常需使用鋼模或高級鋁模,是一筆巨大的前期投資。

2. 滾塑成型

滾塑或稱滾塑成型,是一種零壓力的成型技術。

  • 原理: 將塑膠粉末放入一個薄殼模具中,接著將模具送入大型烤箱,同時使其沿著兩個垂直軸向 360 度緩慢旋轉。塑膠粉末受熱熔化並均勻地附著在模具內壁上,冷卻後開模取出成品。
  • 優勢:
    • 模具成本極低: 模具只是薄殼,無需承受任何壓力,可用薄金屬板或鋁材製作,成本遠低於 EBM 模具。
    • 可製造超大型複雜件: 能製造數公尺長的皮划艇或一體成型的複雜水塔,且產品幾乎沒有應力。
  • 劣勢:
    • 週期極慢單價高: 整個加熱與冷卻循環可能長達數十分鐘甚至數小時。因此,勞動力與能源成本高,導致單件價格昂貴。
    • 壁厚控制難: 較難控制壁厚的均勻性,通常角落會較厚。

關鍵比較:中空成型 vs. 滾塑成型

這兩種技術在成本結構上是完全相反的。

模具成本上,滾塑成型具有絕對優勢,其模具成本極低;而擠出中空成型 EBM 的模具結構複雜且需承受高壓,成本極高。

然而,在單件成本上,情勢完全逆轉。EBM 的生產週期快,自動化程度高,單件成本極低;滾塑成型則因生產週期極慢,勞力與能源成本高,導致單價昂貴。

生產週期是最大的差異點。EBM 製造一個油箱可能僅需數分鐘,而滾塑成型則需要數十分鐘甚至數小時。

這直接導致了兩者適用的批量不同。EBM 適合每年上萬件的大規模量產;滾塑則專精於每年一千件以下的小批量或打樣。

產品尺寸上,EBM 擅長中大型零件,如 200 公升油桶,而滾塑則能製造如 1000 公升水塔般的超大型產品。

最後,在壁厚控制上,EBM 可透過型胚編程達到較佳的均勻度,而滾塑的壁厚較難精確控制,通常角落會堆積較厚的材料。

決策關鍵:先看你的預期年產量

這是一場模具費與單價的經典賽局。

滾塑成型的模具極度便宜,但單價高;EBM 的模具極度昂貴,但單價低。因此,兩者之間存在一個明顯的損益平衡點。

情境一:低批量或超大型件

選擇:滾塑成型 如果您的年需求量僅有幾百件,或者您的產品尺寸大到 EBM 機台無法負荷,滾塑是唯一的選擇。您用極低的模具費就可啟動專案,雖然單價高,但總成本仍是最低的。

情境二:大規模量產

選擇:擠出中空成型 EBM 如果您的年需求量高達數萬件,例如標準規格的工業油箱或汽車風管,此時 EBM 的單件成本優勢會迅速展現。雖然您支付了高昂的模具費,但在量產後很快就能透過極低的單價回收投資,總成本遠低於滾塑。

👉 中空成型原理
👉 滾塑成型完整指南

製造瓶罐該選中空成型還射出成型?瓶罐開發的成本

製造一個瓶子,為何有兩種選擇?

當您設計一個中空的瓶子或容器時,您會面臨一個關鍵的製程決策十字路口。

許多開發人員會陷入迷思,認為方案 B 只是模具費較高,但事實遠非如此。這場賽局比較的不是單一價格,而是總成本、生產時程、以及產品失敗的風險。

方案 A:中空成型 EBM

這是製造中空容器最直觀、最標準的工法。

  • 製程: 擠出型胚 Parison,模具閉合夾斷,吹氣成型,冷卻,修邊。
  • 產品: 一體成型,無接縫。

方案 B:射出成型 + 超音波熔接

這是一種繞路的工法,試圖用更精密的技術來複製中空外型。

  • 製程:
    1. 設計兩套高精密鋼模,分別射出瓶子的左半邊與右半邊。
    2. 設計一套精密的超音波熔接治具。
    3. 將兩個半件對齊,執行超音波熔接,使其接合。
  • 產品: 組合件,有一條貫穿產品的永久性熔接線。

成本與風險全方位比較1. 模具開發成本與時程

這是第一個成本陷阱,方案 B 的模具成本遠超想像。

  • 方案 A 中空成型:
    • 模具成本:中。
    • 僅需一套 EBM 模具,且因製程壓力低,常使用鋁模,開發成本與週期都較短。
  • 方案 B 射出成型 + 熔接:
    • 模具成本:極高。
    • 您需要支付:
      1. 左半邊的射出鋼模 + 2. 右半邊的射出鋼模 + 3. 超音波熔接用的焊頭 Horn 與治具 Anvil。
      總投入成本可能是方案 A 的 3 到 5 倍,且開發時程更長。

2. 單件生產成本

  • 方案 A 中空成型:
    • 單件成本:低。
    • 製程單純,週期快,且 EBM 產生的毛邊廢料可立即回收再利用,材料損耗低。
  • 方案 B 射出成型 + 熔接:
    • 單件成本:高。
    • 成本來自:1. 射出成型的機台鐘點費 + 2. 射出成型的材料費與澆道廢料 + 3. 超音波熔接的機台攤提與人工組裝費用。

3. 產品失敗風險

這是最關鍵的隱藏成本:洩漏風險

  • 方案 A 中空成型:
    • 風險:極低。
    • 產品一體成型,沒有接縫,天然具備 100% 的氣密與水密性。唯一的風險點在於壁厚是否均勻。
  • 方案 B 射出成型 + 熔接:
    • 風險:極高。
    • 那條熔接線是產品最脆弱的地方。只要參數設定稍有偏差、工件表面有微小污染、或 DFM 熔接線設計不良,就會導致熔接失敗、滲漏或結構強度不足。對於瓶罐類產品,這是致命缺陷。

決策關鍵:損益平衡點在哪裡?

在傳統的製程比較中,我們會尋找一個損益平衡點,例如 3D 列印在 1000 件以內較便宜,而射出成型在 1000 件以上總成本更低。

但在中空成型 vs. 射出+熔接這個賽局中,情況極為特殊:

方案 A 中空成型的模具成本和單件成本都遠低於方案 B。

這意味著,幾乎不存在損益平衡點。無論您是生產 1,000 件還是 1,000,000 件,方案 A 中空成型的總成本都幾乎完勝方案 B。

那我何時才用射出成型做中空件?

只有在極少數情況下才會考慮方案 B:

  1. 產品內部需要極度精密的結構,例如中空成型無法吹出的內部流道或卡榫。
  2. 產品需要使用中空成型無法加工的特殊工程塑膠。
  3. 產品的瓶口需要達到射出等級的超高精度。

但對於絕大多數的瓶罐、油箱、容器而言,中空成型都是成本、時程與風險的最佳解答。

為什麼中空成型報價這麼高?中空成型模具費用、材料費、機台費全分析

為什麼我的中空產品報價這麼高?

您可能剛拿到中空成型品的報價單,並對上面的數字感到驚訝。許多開發人員會直覺地將它與射出成型比較,但這兩種製程的成本結構截然不同。

中空成型,特別是擠出中空成型 EBM,其成本並非單一因素決定,而是由四大關鍵項目疊加而成:模具、材料、機台、以及常被忽視的後加工。

了解這些錢花在哪裡,是您在開發階段控制預算與優化設計的關鍵第一步。

一、模具費用:鋁模 vs. 鋼模

模具是最大的一次性前期投資。中空成型模具的成本主要由其材料與複雜度決定。

  • 鋁模: EBM 中空成型是「低壓」製程,壓力遠小於射出成型,因此模具常使用 7075 鋁合金。鋁模的 CNC 加工速度快、散熱性佳、成本相對鋼模低廉,是中低批量生產的主力。
  • 鋼模 P20/NAK80: 如果您的預期總產量高達數百萬件,或者您使用的是具腐蝕性的 PVC 材料,就需要使用 P20 或不鏽鋼 S136 等鋼模。鋼模的耐用度極高,但造價也顯著提升。
  • 複雜度: 如果您的產品有複雜的 3D 曲線或需要精密的「夾斷式」Pinch-Off 設計,都會增加模具的加工工時與成本。

二、材料成本:HDPE, PP, PET

材料費是報價中最大的變動成本。這不僅是材料的單價,還包含了材料利用率。

  • 材料單價: 不同的塑膠原料價格不同。HDPE 聚乙烯是最大宗且成本較低的選擇;PP 聚丙烯能耐熱;PET 則用於高透明的 SBM 拉伸中空成型。
  • 材料利用率 廢料:這是 EBM 擠出中空成型的關鍵成本。在夾斷式設計中,瓶口與瓶底多餘的毛邊 Flash 是製程的必然部分。這些廢料雖然可以回收再利用,但回收料的比例、粉碎與再造粒的工序,都會被計入整體的製造成本。

三、機台費用:噸數與週期

機台的鐘點費是生產成本的核心,它由機台大小與生產速度決定。

  • 機台噸數: 中空成型機的噸數代表合模力。您的產品尺寸越大,投影面積越大,所需的合模力就越強,機台也越大台,其鐘點費自然越高。
  • 生產週期 : 生產一個產品需要多少秒?這其中絕大部分的時間都用於冷卻。您的產品肉厚越厚,所需的冷卻時間就越長,生產週期拉長,單件產品分攤的機台成本也就越高。

四、後加工成本:修邊與人工

這是最容易被開發人員忽視的「隱藏成本」。

  • 自動化修邊: EBM 產品的毛邊是必須被去除的。高效率的產線會整合自動化的修邊設備,在開模後立刻將毛邊裁切、分離。
  • 人工修邊與組裝: 對於形狀不規則、自動化難度高的零件,可能需要依賴人工進行二次修邊、鑽孔、或組裝配件。這些後段的人工成本,都會反映在最終的產品報價上。