如何估算注塑成本？

简短的回答：塑料注塑模具的成本在 3D 打印小批量注塑模具的 100 美元到用于大批量生产的复杂多腔钢模具的 100,000 美元以上之间，这通常代表注塑中最重要的固定启动成本成型。然而，由于这些成本分散在成百上千个零件中，因此注塑成型是经济实惠地批量生产塑料零件的理想工艺。

在本指南中，我们对构成总注塑成本的不同因素进行了广泛的细分。

简介：注塑成本是多少？

注塑成型是制造塑料的主要工艺之一。它广泛用于批量生产具有严格公差的相同零件。这是一种经济高效且可重复性极强的技术，可为大批量生产生产高质量的零件。

这是一个快速、密集的过程，其中涉及高温和高压以将熔融材料注入模具内。熔融材料取决于制造项目的范围。最受欢迎的材料是各种热塑性塑料，如 ABS、PS、PE、PC、PP 或 TPU，但金属和陶瓷也可以注塑成型。模具由一个腔体组成，该腔体可容纳注入的熔融材料，旨在密切反映零件的最终特征。

通常，注塑成型的主要成本驱动因素是模具成本，也称为模具成本。设计和制造模具的成本取决于所需的生产量、零件设计的复杂性、模具材料以及用于制造模具的工艺。

简单的小批量 3D 打印模具的成本可能低至 100 美元，而设计和制造用于大批量生产的复杂模具的成本可能会达到 100,000 美元大关。尽管固定启动成本相当可观，但由于热塑性塑料价格低廉、循环时间短，而且由于自动化和规模经济，劳动力需求逐渐减少，因此注塑成型工艺的可变成本较低。这意味着生产的可变成本很低，并且过程变得更加高效，并且随着成本在成百上千个零件之间分配，每个零件的成本会随着产量的增加而降低。

在本视频中，我们与注塑成型服务提供商 Multiplus 合作，向您介绍使用 3D 打印模具进行注塑成型的各个步骤 .

注塑成型成本类型

了解与注塑成型相关的不同类型的成本需要对过程进行深入分析。

设备成本

用于注塑成型的专用机器可以是企业可以在内部使用的小型台式注塑机，也可以是主要由服务提供商、合同制造商和大型制造商运营的大型工业注塑机。

使用较小的台式注塑机和 3D 打印模具，通过注塑成型生产少量零件是最具成本效益的。如果您刚开始接触注塑成型并希望以有限的投资对其进行测试，那么使用 Holipress 或 Galomb Model-B100 等台式手动注塑机可能是一个不错的选择。台式机 Micromolder 或液压机 Babyplast 10/12 等自动化小型注塑设备是中型小零件生产的不错选择。

大型工业注塑机的成本从 50,000 美元到 200,000 美元以上不等。这些机器还具有更严格的设施要求，需要熟练的劳动力进行操作、维护和监控。因此，除非注塑是核心竞争力，否则大多数企业将批量生产外包给服务提供商和合同制造商，在这种情况下，设备成本包含在服务成本中。

模具成本（模具成本）

正如我们在介绍中提到的，模具成本或工装成本通常是注塑成型的主要成本驱动因素。

注塑模具一般采用三种方法制作：

• 数控加工： 数控机床是制造高精度铝制和不锈钢模具的最常用工具。 CNC加工通过旋压工具和固定部分去除材料。机加工可以生产型腔设计高度复杂的模具，但它们可能需要多次更换工具，这会减慢流程，这意味着成本会随着复杂性的增加而增加。数控机床是需要熟练劳动力和专用空间的工业工具，这意味着许多公司将模具生产外包给服务提供商。

• 电火花加工（EDM）： EDM 方法通常用于创建使用标准加工方法无法轻松复制的高度复杂的模具设计。 EDM 涉及使用工件和工具电极来创建所需的模具形状。工具电极和工件电极被介电流体隔开并承受电压，从而导致电流反复放电。放电负责将工件电极成形为最终模具。 EDM 高度准确，通常不需要任何额外的后处理。与CNC加工类似，EDM也是许多公司外包给机加工车间的工业过程。

• 3D 打印： 3D 打印是快速、低成本制造注塑模具的强大解决方案。它需要的设备非常有限，同时节省了 CNC 时间和熟练的操作员来执行其他高价值任务。制造商可以从内部 3D 打印的速度和灵活性中受益，以创建可在台式机和工业成型机上使用的模具。此外，产品开发受益于在投资于大规模生产的硬模具之前迭代设计和测试最终使用材料的能力。立体光固化成型 (SLA) 3D 打印技术是注塑成型的绝佳选择。它的特点是光滑的表面光洁度和高精度，模具将转移到最终零件，也便于脱模。立体光刻制作的 3D 打印件通过化学键合，因此它们完全致密且各向同性。桌面 SLA 打印机（如 Formlabs 提供的打印机）起价低于 5,000 美元，并且可以无缝集成到任何注塑成型工作流程中，因为它们易于实施、操作和维护。

3D 打印模具可以在几天内经济地生产 100 多个零件。

开发更复杂的模具需要技术专长。因此，企业经常将注塑过程的特定方面外包，例如模具的设计和制造。

对于拥有注塑设备和工具的企业来说，如果技术知识也可用，选择在内部制造模具可能是最便宜的选择。如果注塑成型所需的工具不易获得，那么外包可以降低与开发模具相关的成本。

只需 100 美元即可在 SLA 3D 打印机上生产简单的小批量 3D 打印模具。用于大约 1,000-5,000 件中等批量生产的铝模具的价格在 2,000 到 5,000 美元之间。对于具有更复杂几何形状并准备用于大约 10,000 多个单元的更大规模生产运行的模具，模具成本可能从 5,000 美元到 100,000 美元不等。

白皮书

使用 3D 打印模具进行小批量快速注塑

下载我们的白皮书，了解在注塑成型过程中使用 3D 打印模具以降低成本和缩短交货时间的指南，并查看 Braskem、Holimaker 和 Novus Applications 的实际案例研究。

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注入材料成本

根据最终零件的要求，可以使用多种塑料进行注塑成型，包括 ABS、PS、PE、PC、PP 或 TPU。

模具材料的采购成本根据所选材料的不同而有所不同。热塑性颗粒的成本约为每公斤 1 至 5 美元。

材料成本由模型的设计、选择的材料以及用于执行注射成型过程的材料量决定。

人工或服务成本

与注塑成型相关的设备通常是自我调节的，并依靠自动化来完成工作。 CNC 机器、EDM 机器和 3D 打印机依靠 CAD 设计的规范来生产模具。注塑机也依赖自动化将材料注入模具，而工业IM机器通常会自主冷却并弹出成品。

人工成本包括：

• 设置/配置成本： 设置劳动力的重点是配置所用设备以生产模具和成品所需的时间。

• 维修费用： 维修和维护任务包括更换有缺陷的部件和使用工具来执行维护过程。

• 监控成本： 尽管依赖自动化，但设备操作员仍需监控注塑过程的进度。在此过程中产生的操作员工资被添加到注塑成型的总成本中。

在内部生产时，这些成本计入人工成本。企业外包注塑时，服务成本中增加了人工和服务商的加成。

注塑成本概览

下表突出显示了与注射成型假设性塑料物品（例如电子设备的小型外壳）相关的成本，从而更易于理解注射成型的成本动态：

	小批量生产	中批量生产	大批量生产
产量	100	5,000	100,000
方法	内部模具生产和内部成型	外包模具生产和成型	外包模具生产和成型
模具	3D 打印聚合物	机加工铝	加工钢
为最终部分准备时间	1-3 天	3-4 周	4-8 周
需要设备	3D 打印机、台式注塑机*	-	-
模具成本	100 美元	3,000 美元	$20,000
材料成本	$0.5/份	$0.5/份	$0.5/份
人工成本或外包成本	$2.5 / 部分	$1.5/份	$1/份
总生产成本	400 美元	$13,000	$170,000
每部分成本	$4	$2.6	$1.7

^{* 在此示例中，设备成本不计入生产成本，因为这些工具的成本可以分配到多个项目中。购买台式注塑机和 SLA 3D 打印机后，企业就能以低于 10,000 美元的价格开始注塑成型。}

表中的三个场景显示了根据生产量的不同，导致每个零件成本最低的方法和模具类型。

一般来说，注塑成型在大批量生产时效率最高，因为成本会分散到数千个零件中。但是，尽管小批量注塑的单件成本略高，但与其他制造方法相比，小批量生产的成本仍然要低得多。

中批量生产使用机加工铝模具最有效，加工铝模具的成本低于传统钢模具，但经久耐用，可使用几千次，具体取决于材料和设计等因素。在大多数情况下，小批量注塑成型仅适用于 3D 打印模具——在我们的示例中，如果我们使用铝模具生产 100 个零件，其成本将占每个零件 30 美元，而传统的钢模具则平均每个零件 200 美元。

影响注塑模具成本的变量

注塑成型的模具成本非常高，取决于许多参数和设计复杂性。注塑模具通常是由铝或工具钢 CNC 加工而成，EDM 加工成工件形状，或 3D 打印。然后完成机加工或印刷的零件以达到所需的标准。成品模具包括零件所需的表面几何形状、引导注射材料流动的流道系统以及确保模具快速冷却的冷却通道等特征。

需要注意的是，大部分注塑成型过程都专门用于冷却。模具冷却得越快，注入的材料凝固得越快，重复生产周期的速度就越快。因此，冷却通道起着重要的作用，特别是对于大批量生产，应包括在模具设计中。对于 3D 打印模具的小批量生产，可以选择使用压缩空气进行手动冷却。

一个3D打印的注塑模芯与金属模壳组装在一起。

影响注塑成型过程并与注塑模具成本直接相关的其他变量包括：

• 零件尺寸： 要成型的物品或零件越大，其模具容纳零件的尺寸就越大。较大的零件往往需要更多的注射材料来完成生产周期。与制造相同设计但尺寸较小的模具相比，较大的模具设计通常会增加成本。

• 零件设计： 具有复杂几何形状的复杂零件设计需要复杂的模具来执行项目。模具设计通常有两个面：A 面和 B 面。A 面也称为装饰面，通常是用户看到的一面。 A 面应该是光滑且美观的。 B 面包含支持零件使用的隐藏结构。 B 面结构可能包括肋条、凸台等，其表面处理通常比 A 面粗糙得多。与简单的模具相比，具有复杂 A 面和 B 面设计的模具通常制造成本更高。具有底切特征的复杂设计还可能需要滑动侧向动作和型芯，从而增加模具成本。

• 产量： 使用注塑成型生产的产品数量决定了生产技术和制造模具时使用的材料质量。小批量项目可能需要 3D 打印或低档机加工铝模具，而大批量生产将需要高档钢模具甚至多个模具来管理过程，而不会磨损影响生产物品的质量。这会影响模具的成本，但当然，大批量模具增加的成本会分配到更多的零件中，这通常会导致每个零件的成本较低。

• 零件体积和型腔： 零件体积是指模具的型腔尺寸。模具需要的腔体或腔体体积越多，压制时间就越长。增加印刷时间会减慢生产过程，从而导致成本增加。

注塑成本计算器

在线注塑成本估算器或注塑服务提供商的报价可以提供基准并帮助您估算注塑特定零件的成本。

有助于计算过程的注塑成型成本估算器选项包括：

• 自定义零件

• ICOMold

• 3D 中心

• 原型实验室

成型成本比较表也有类似的用途。注塑服务供应商使用成本比较表为潜在客户提供流程的粗略估计。

降低注塑成本

模具的成本在很大程度上取决于生产它的复杂性和时间。我们建议遵循制造原则的设计，以通过注塑降低零件成本。

通过应用以下设计指南，可以降低生产模具的成本：

• 在进行注塑项目之前评估 CAD 模型以确定其可行性。消除潜在的瓶颈，例如陡峭的角度、底切和其他复杂的几何形状。

• 评估模型的设计以消除不必要的特征。这减少了模具的尺寸和用于开发模型的材料。

• 应用可简化模具 B 面设计的型芯方法。型腔方法包括将壁腔沉入模座中，从而减少成型陡峭拔模角的需要，同时提高表面光洁度。

• 当一个通用模具可用于实现类似的结果时，拥抱使用自配合零件以减少创建多个模具的需要。

快速注射成型入门

虽然由于模具成本高，注塑成型传统上被认为是仅用于批量生产的制造工艺，但利用 3D 打印制造注塑模具使您能够使用该工艺生产高质量和可重复的零件，用于原型设计和小批量生产。

将 3D 打印注塑模具与台式机和工业机器一起使用，以高效且经济的方式生产成百上千个功能原型、零件，以加快产品开发、降低成本和缩短交货时间，并将更好的产品推向市场。