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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

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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。

為什麼真空成型模具比其他成型模具便宜？

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熱成型模具的核心秘密

許多人對塑膠模具的印象是昂貴、精密且開發耗時。但熱成型或真空成型模具卻是個例外，它的開發成本與週期遠低於塑膠射出成型。

核心秘密就在於：熱成型大多僅需單面成型。

它不需要像射出成型那樣，使用兩塊高精密度配合的鋼製公模與母模。熱成型只需一個單面的模具來定義產品的形狀，塑膠板材加熱後覆蓋其上，利用壓力差使其貼合。

然而，這單面模具的材料選擇，將直接決定您的初期成本、生產速度與最終的成品品質。

模具材料的選擇：從打樣到量產

1. 木模或高密度纖維板 MDF

這是最快速、最便宜的模具方案。使用高密度纖維板 MDF 或實木，透過 CNC 機台即可快速加工出模具原型。

  • 優點： 成本極低，製造速度極快。
  • 缺點： 不耐用，容易吸濕變形，且完全無法散熱，導致生產週期非常緩慢。表面易損壞，成品精細度差。
  • 應用： 僅適用於產品打樣、外觀驗證、或個位數的極少量生產。

2. 樹脂模 代木或環氧樹脂

這是成本與壽命的中庸之道，適用於中少量生產。使用專業的代木材料或環氧樹脂 Epoxy 澆灌或加工而成。

  • 優點： 比木模耐用得多，尺寸穩定，不易變形，能做出更精細的表面紋理與R角。
  • 缺點： 散熱性依然很差，價格與鋁模差不多，生產週期慢。壽命有限，不適合大批量生產。
  • 應用： 試產、中少量生產，或作為量產鋁模開出前的過渡方案。

3. 鋁模 鑄造鋁或 CNC 鋁

這是真正的量產主力模具。使用整塊鋁合金 CNC 精密加工，或使用鑄造鋁來製作。

  • 優點：
    1. 散熱性極佳： 鋁的導熱效率遠勝樹脂，可內建溫控水路，大幅縮短冷卻時間，提升量產週期。
    2. 壽命長： 質地堅硬，可耐受數萬模次的大量生產。
    3. 高精細度： 可拋光或咬花，做出精細的表面質感。
  • 缺點： 成本是三者中最高的。
  • 應用： 所有大批量、高品質的熱成型品，如醫療外殼、機器罩件。

模具設計的兩大關鍵

真空成型(厚板真空成型)模具的靈魂在於氣體與溫度的控制。

  • 1. 排氣孔模具表面必須鑽有大量且細微的排氣孔。當真空啟動時，塑膠板材與模具之間的空氣就是透過這些孔洞被瞬間抽走。排氣孔的位置、尺寸與密度，會直接影響成品角落或Logo的細節清晰度。
  • 2. 溫控對於量產用的鋁模而言，內建的溫控水路至關重要。它能讓模具保持在一個恆定的最佳溫度，快速且均勻地帶走塑膠板材的熱量使其定型。這是決定生產效率與成品穩定性的核心。

熱成型 vs 塑膠射出成型：模具成本、產量、精度的終極比較

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在開發新的塑膠產品時，製造商面臨的最常見抉擇之一就是：我該開熱成型(常指真空成型) 模具，還是塑膠射出成型模具？

這兩項技術都能高效生產塑膠零件，但它們在成本結構、生產速度和設計自由度上截然不同。錯誤的選擇可能導致開發預算超支或產品單價過高。本文將從三個關鍵點進行比較。

關鍵一：模具成本與開發時間 (最大差異)

這是兩者最顯著的區別，也是影響決策的首要因素。

  • 塑膠真空成型: 熱成型是將塑膠板材加熱軟化後，使其貼合於單面模具上。因此，其模具結構相對簡單，通常只需要製作公模或母模其中一面。模具材料常使用鋁合金，甚至在打樣階段可使用樹脂或木材。
    • 結果： 模具成本低，開發時程快，通常僅需數週即可完成。
  • 塑膠射出成型: 射出成型是將熔融的塑膠顆粒高壓注入雙面的精密模具中。模具必須包含公模、母模、澆道系統、冷卻水道與頂出機構，結構極為複雜。模具材料通常需要使用高強度鋼材。
    • 結果： 模具成本高昂，是熱成型模具的數倍甚至數十倍，開發時程長，通常需要數個月。

維度二：單件成本與生產產量

模具成本決定了前期投入，而單件成本和產量則決定了長期的獲利能力。

  • 塑膠真空成型: 此製程的原料是預先製成的塑膠板材，板材本身的成本高於塑膠顆粒。雖然其生產週期較射出成型慢，但因為模具成本低廉，非常適合中低產量的專案，例如每年數百件至數萬件的需求。
    • 適合： 中低年需求量 (數百至 10,000 件)。
  • 塑膠射出成型: 此製程直接使用最原始的塑膠顆粒作為原料，材料成本極低。其生產週期非常快，通常只需幾秒鐘。高昂的模具費用，可以被大批量生產攤提掉。
    • 適合： 大批量生產 (數萬至數百萬件)，產量越大，單件成本越低。

維度三：產品設計、精度與複雜性

您的產品設計，將直接決定哪種技術才可行。

  • 真空成型: 由於是將板材拉伸成型，產品僅有單面能貼合模具，故只有單面具有精密細節。另一面則是拉伸後的自然表面。最大的限制是肉厚不均，角落和深抽處的板材會被拉得較薄。很難在模具上直接做出卡扣、螺絲柱或密集的肋條等複雜結構。
    • 限制： 肉厚不均、僅單面精密、難以成型複雜機構 (如卡扣)。
  • 塑膠射出成型: 高壓射出能讓熔融塑膠填滿模具的每個角落。產品的雙面都具有極高的精度和細節，且肉厚均勻可控。它可以輕易製造出極為複雜的結構，如卡扣、螺紋、齒輪、嵌件和精密的肋條。
    • 優勢： 雙面高精度、肉厚均勻、可製作極複雜的結構。

決策樹：如何根據年需求量 (AEV) 選擇？

綜合以上三點，您可以根據您的預估年需求量來快速判斷：

  • AEV < 1,000 件 (打樣或極小批量): 優先考慮熱成型。此階段射出成型的模具成本難以回收。 (或者可考慮 3D 列印或 CNC 加工)。
  • AEV = 1,000 至 20,000 件 (中低批量): 這是熱成型的「甜蜜點」。模具成本可負擔，單件成本也在合理範圍。若產品結構簡單 (如外殼、托盤)，熱成型是最佳選擇。
  • AEV > 50,000 件 (大批量生產): 優先考慮塑膠射出成型。雖然前期模具投資巨大，但極低的單件成本將帶來長期的成本優勢，且能實現複雜的產品設計。