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避開 5 大中空成型錢坑:開發人員的專案風險管理指南

您的專案正踩在哪個錢坑上?

在 3D CAD 軟體中,您的中空產品設計看起來完美無瑕。但一進入實際開模與量產階段,各種問題卻接踵而來:成本暴增、交期延誤、成品強度不足。

中空成型是一個充滿獨特「陷阱」的製程。作為擁有多年經驗的製造專家,我們看過太多專案因為忽視了早期的關鍵風險而導致重大損失。這份指南將為您揭露開發人員最容易踩入的 5 大錢坑,幫您從源頭管理風險。

風險一:製程選型錯誤 EBM vs. IBM

這是最早、也最致命的錯誤:選錯了實現中空的方法。

  • EBM 擠出中空成型: 適合大型、形狀不規則、成本敏感的瓶罐如牛奶瓶、油桶。它的模具成本相對較低,但瓶口精度一般,且必然會產生毛邊。
  • IBM 射出中空成型: 適合小型、高精度、高附加價值的容器如化妝品瓶、醫療藥罐。它的瓶口螺紋精度極高,且沒有毛邊。但模具成本高昂。

錢坑在哪? 用 EBM 去做高精度的藥罐,會因瓶口密封性不足而導致專案失敗。用 IBM 去做大型油桶,其模具成本將高到不切實際。在專案初期就必須依據精度與成本做出正確的技術選型。

風險二:DFM 不良導致壁厚嚴重不均

這是最常見的品質缺陷。開發人員常會設計出拉伸比過大的深抽造型,或是銳利的 R 角。

錢坑在哪? 當塑膠型胚被吹脹時,過大的拉伸比會使材料在底部或角落被拉得像紙一樣薄,嚴重影響產品的結構強度與耐用性。優秀的 DFM 應在設計階段就優化 R 角、控制拉伸比,或導入型胚編程技術來補償壁厚。

風險三:EBM 結合線強度不足

EBM 產品在模具閉合夾斷處,會天生形成兩條結合線。這是整個產品結構中最脆弱的地方。

錢坑在哪? 如果製程中材料溫度不足、模具夾斷設計不良、或材料本身流動性差,這條結合線的強度就會非常低。最終產品在墜落測試或受到擠壓時,會輕易地從結合線處裂開,導致客訴與批量召回。

風險四:材料選擇與應用不符

貪圖便宜而選錯材料,是另一個常見的錢坑。

錢坑在哪? 最典型的錯誤是耐溫性不符。例如:

  1. 使用 PP 聚丙烯 去做需要低溫冷凍的產品,會導致材料低溫脆化而破裂。
  2. 使用 HDPE 高密度聚乙烯 去做需要熱充填或蒸汽消毒的容器,會導致產品軟化變形。 材料的化學耐受性、耐候性 UV 抗性 都是必須評估的風險。

風險五:忽視後加工的隱藏成本

EBM 產品的毛邊是製程的必然部分,它不是缺陷。真正的錢坑在於修邊的費用。

錢坑在哪? 許多供應商的報價單看似便宜,卻可能只包含成型費用,而將修邊列為額外成本。對於形狀不規則的產品,可能無法自動化修邊,必須依賴昂貴的人工或5 軸 CNC進行後加工。這筆後加工的隱藏成本,才是決定您總成本的關鍵。

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。

射出成型機「噸數」是什麼意思?如何為您的產品選擇正確機台?

1. 射出機噸數的真正定義

當您在塑膠射出成型 的報價單上看到「機台:150T」時,這個T(噸) 指的不是機器的重量,而是機器的合模力 ,也就是 150 噸的鎖模壓力。

合模力是射出機最重要的規格參數之一,它代表了機器能將公模與母模鎖得多緊的最大力量。

2. 為什麼需要合模力? (抵抗射出壓力)

在射出成型的射出階段,熔融的塑膠是以極高的壓力 (可高達 30,000 psi) 被注入模腔中。這股巨大的壓力會試圖將模具的兩半撐開。

合模力的唯一目的,就是抵抗這股強大的射出壓力,確保模具在射出過程中保持完全緊閉

  • 如果合模力不足 (噸數太小): 高壓塑膠會撐開模具的縫隙,溢出到模腔之外,形成最常見的缺陷:毛邊

3. 如何估算需要的噸數?

選擇正確的噸數,是為了在不產生毛邊的前提下,找到成本最低的平衡點。估算的方法主要有二:

(1) 投影面積法- 最主要的估算法

投影面積是指從開模方向看過去,您的產品(包含澆道)在分模面上的影子面積。

  • 基本公式: 所需合模力 (噸) = 投影面積 (cm²) × 模內壓力係數 (Ton/cm²)
  • 這個模內壓力係數不是固定的,它會因為您的塑膠材料而有巨大差異。

(2) 塑膠流動性 (MFI) 的影響

不同塑膠的黏稠度不同,流動性好的塑膠(MFI 高),需要的射出壓力較低;流動性差的(MFI 低),則需要更高壓力才能填滿。

  • 低流動性 (如 PC, PA+GF): 流動阻力大,需要高射壓,因此壓力係數可能高達 0.6 ~ 0.8 Ton/cm²。
    這就是為何 PC 材料的成型難度較高。
  • 高流動性 (如 PP, PS): 流動性好,所需射壓較低,壓力係數可能只需 0.3 ~ 0.4 Ton/cm²。

此外,DFM (可製造性設計)中的肉厚也是關鍵。產品肉厚越薄,流動阻力越大,所需的噸數也會相應提高。

4. 選太大或太小的後果?(成本 vs. 缺陷)

選擇機台就像挑選引擎,必須恰到好處。

  • 選太小 (Tonnage too Low):
    • 後果: 合模力 < 射出壓力。
    • 缺陷: 導致、尺寸不穩定、甚至短射(因不敢用足夠射壓)。這是品質問題
  • 選太大:
    • 後果: 浪費資源。
    • 缺陷: 雖然產品能做出來,但您付出了不必要的代價。
    • 成本問題: 500 噸的機台,其電力成本機台鐘點費遠高於 150 噸。這些都會灌入您的單件產品成本 ,導致報價缺乏競爭力。
    • 風險: 過大的合模力也可能壓傷精密的模具,縮短其壽命。

5. 常見機台噸數與適用產品

  • 50T – 100T (小型機): 適用於高精密的小型零件,如:齒輪、連接器、醫療耗材。
  • 150T – 300T (中型機): 最常見的範圍,適用於:電子產品外殼 (滑鼠、遙控器)、玩具、日用品 (杯子)。
  • 500T – 1000T (大型機): 適用於中大型產品,如:印表機外殼、椅子椅背、汽車儀表板。
  • 1000T 以上 (超大型機): 適用於巨型產品,如:汽車保險桿、大型棧板、垃圾桶。