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射出成型 vs 3D列印:我該選哪個?(成本、速度、產量全方位比較)

打樣用 3D 列印,量產用射出成型?不完全是

3D 列印做『打樣/原型,塑膠射出成型做量產, 這是製造業的經典法則,但在 90% 的情況下,這個決策遠比您想像的複雜。

隨著 3D 列印材料的進步,以及快速模具的出現,兩者之間的界線已日漸模糊。您是需要花 5 天、5 萬元的 3D 列印?還是花 5 週、50 萬的射出成型?

選擇錯誤的製程可能導致您花了冤枉錢,或錯失了產品上市的黃金時機。本文將從 4 個關鍵點,幫您做出最明智的決策。

關鍵 1:成本結構

這是最關鍵的決策點:模具費 vs. 單件費

  • 3D 列印:
    • 模具費:$0。 這是最大的優勢。
    • 單件成本:高,且固定。 列印 1 件 100 元,列印 100 件就是 10,000 元。成本與數量呈線性增長。
    • 適合: 極小批量、設計驗證、DFM (可製造性設計)階段的快速迭代。
  • 塑膠射出成型 (減法/成型製造):
    • 模具費:極高。一套模具的費用是最大的一次性前期投資。
    • 單件成本:極低。 一旦模具完成,每件產品的成本(材料+機台工時)可能低至幾塊錢。
    • 適合: 大批量生產,追求最低的總平均成本。

兩者存在一個成本交叉點。在某個產量(例如 500 件)以下,3D 列印的「總成本」較低;但超過這個點,射出成型的總成本優勢會迅速反超。

關鍵 2:速度

這裡必須區分兩種速度:首件速度量產速度

  • 3D 列印 (首件速度快):
    • 首件速度:極快 (1-3 天)。 從 3D 圖檔到實體零件,最快 24 小時內可完成。
    • 量產速度:極慢。 列印 100 件需要 100 倍的時間。
  • 塑膠射出成型 (量產速度快):
    • 首件速度:極慢 (4-8 週)。 需要完整的 DFM 審核、模具設計、CNC 加工、拋光、試模等流程。
    • 量產速度:極快。一個射出週期可能僅需 15-30 秒,一天可生產數千件。

關鍵 3:材料選擇與強度

這是決定產品功能性的關鍵。

  • 3D 列印 (材料受限):
    • 材料選擇相對較少(主要是光敏樹脂、PLA、ABS-like、尼龍粉末)。
    • 強度較差。 由於是一層一層堆疊,其層與層之間的結合力,遠低於材料本身的強度。不適合用於高應力或衝擊的結構件。
  • 塑膠射出成型 (材料豐富):
    • 材料選擇近乎無限。您可以使用 PP, ABS, PC, PA, POM</a>,甚至添加玻璃纖維 (PA+GF) 來大幅增強剛性。
    • 強度極高。 產品是均質一體的,能 100% 展現材料的物理特性。

關鍵 4:精度與表面

產品的顏值和公差要求。

  • 3D 列印 (表面粗糙):
    • 表面:有明顯的「層紋」。 除非進行大量昂貴的後處理(打磨、噴漆),否則難以達到光滑表面。
    • 精度:公差較大 (±0.1mm ~ ±0.3mm)。
  • 塑膠射出成型 (表面精細):
    • 表面:完美複製模具表面。 模具可做到鏡面拋光、霧面咬花或皮革紋理,而這些表面處理的選擇</a> 也是 3D 列印難以提供的。
    • 精度:公差極小 (±0.02mm ~ ±0.1mm),且重複性極高,第 1 件和第 10 萬件的公差一致。

為什麼選擇塑膠射出成型?

什麼是塑膠射出成型?

塑膠射出成型是一種高效率、高精度的塑膠量產技術。其原理是將熔融的塑膠高壓注入精密模具中,冷卻固化後得到所需的產品。
因其量產速度快、單位成本低、尺寸精度高的特性,射出成型被廣泛應用於汽車零配件、電子產品外殼、醫療器材及日用品等領域,是現代製造業不可或缺的支柱。
雖然塑膠成型技術眾多,但射出成型在量產上具備了以下關鍵優勢:

  • 高產能: 每個模次成型時間僅需數秒至數分鐘。
  • 成本效益佳: 模具可重複使用數十萬次,單件成本隨生產量增加而大幅下降。
  • 精度與穩定性高: 可生產結構複雜、公差要求嚴格的產品。
  • 材料選擇廣: 能適用絕大多數的熱塑性塑膠。

射出成型的 5 大核心步驟

射出成型的流程是一個高度自動化的循環,主要分為以下五個階段:

1. 合模

射出機的合模系統將模具的兩半(公模與母模)以巨大的鎖模力緊密閉合。重點在於合模力必須足以抵抗射出時的高壓,以防止塑膠溢出。

2. 射出

塑膠顆粒在料管中被螺桿加熱熔融成液態,接著螺桿會高速前推,將熔融塑膠以高壓注入閉合的模腔內,快速充填整個模具。射出速度與壓力是關鍵參數。不同的塑膠

3. 保壓

當模腔幾乎被填滿後,系統會切換為「保壓」階段,持續施加壓力以補償塑膠在冷卻過程中的體積收縮。保壓是確保產品密實無缺陷的關鍵。若保壓不足或產品肉厚不均。

4. 冷卻

這是整個射出成型流程中最耗時的階段,有時可佔總週期的 50% 以上。塑膠在模具中釋放熱量並冷卻固化。模具內部的冷卻水道設計優劣,將直接影響冷卻效率。冷卻時間不足會導致產品翹曲變形;冷卻過久則會降低生產效率。

5. 開模與頂出

當塑膠完全固化並達到足夠強度後,合模系統會開啟模具,接著頂出機構(如頂針)會將成品從模穴中推出,完成一個循環。為了順利脫模,產品設計時必須考量。若頂出系統設計不當,可能造成頂白或變形。

射出成型的關鍵限制

雖然射出成型在量產上無可匹敵,但其高昂的前期投入是最大的限制:

  1. 模具成本高: 製作一套精密鋼模的費用可能從數萬到數百萬不等。想深入了解。
  2. 設計修改困難: 開模下去後,一旦模具完成,若需大幅修改設計,時間與金錢成本均非常高。

因此,射出成型最適合大批量、長期穩定的量產需求。如果您的需求僅有數件到數千件,就適合用射出成型來量產。