12大关键塑料制造工艺及其应用

塑料制造对大多数行业至关重要。从聚苯乙烯食品包装到工程级PEEK工业组件，塑料制造极大贡献我们所知生活。没有制造塑料零件能力，我们需开发全新生产体系。

但塑料制造包含许多不同方法。注塑成型、塑料挤出、FDM 3D打印皆为塑料制造方法，此外还有更多。这些不同塑料制造方法适合不同塑料零件，选择并不总是直观。预算、零件设计、材料只是选择塑料制造方法的因素之一。

本文探讨12种不同塑料制造方法，解释其基本工艺及实用性。每种塑料制造方法将给出一些制造终端零件的示例。

1. 注塑成型

注塑成型是最常见塑料制造工艺。可处理热塑性和热固性聚合物。

这种快速塑料制造方法通过加热塑料颗粒至熔融，再用往复螺杆强制熔融塑料入金属模具工作。熔融材料冷却、固化、呈现模具型腔形状。固体零件随后从模具顶出。

注塑成型适合巨大种类材料和零件。零件必须薄壁一致但其他方面可呈现各种形状尺寸。

注塑零件示例：一次性食品托盘、汽车仪表盘、乐高积木

2. 吹塑成型

吹塑成型是塑料成型工艺，使用不如注塑成型广泛。有三个不同变体：挤出吹塑、注塑吹塑、注塑拉伸吹塑。

此塑料制造工艺使用模具和称为型胚的熔融热塑性管(而非完全熔融颗粒)。加压空气进入型胚，使塑料膨胀接触模具内壁，最终呈现模具型腔形状。

吹塑成型适合中空塑料零件如塑料水瓶，HDPE最常用材料。

吹塑零件示例：瓶子、桶、燃料箱

3. 轮转成型

轮转成型是另一塑料成型工艺——使用高温低压成型塑料零件。通过旋转模具移动内部塑料材料工作。

轮转成型过程中，塑料粉末置入模具，加热并绕两个(或更多)轴旋转。此旋转确保熔融塑料覆盖模具内部整体并呈现型腔形状。

轮转成型优势包括工装更简单、壁厚一致、外角强。但工艺可能较慢，因整个模具需冷却后才能顶出零件。

轮转成型零件示例：垃圾桶、储罐、玩具

4. 真空铸造

真空铸造是通常用于小批量彩色原型的塑料制造工艺。使用硅胶模具制作聚氨酯塑料零件。

此塑料制造过程中，操作员将聚氨酯铸造树脂倒入硅胶模具；真空移除气泡，产生极光滑成品零件。聚氨酯零件随后在烤箱固化。

真空铸造是部分透明零件如原型展示柜的热门塑料制造工艺。

真空铸造零件示例：电子外壳盖、各种展示原型

5. 塑料机加工

塑料机加工是非常流行的塑料制造工艺。涵盖CNC铣削、CNC车削及相关工艺。

虽然不同机器工作方式不同，塑料机加工一般指使用手动或计算机控制切削刀具从塑料工件切削去除部分。机加工高精度、适用多种塑料、比成型更适合制造厚壁零件。

塑料机加工也适用为挤出等其他技术制造零件添加细节。

机加工零件示例：各类工业零件、夹具治具、汽车照明

6. 熔融沉积建模 (FDM)

熔融沉积建模(FDM)是塑料制造最常见3D打印工艺。适用ABS、PLA等常见热塑性材料，以及PEEK等先进材料。

FDM通过加热挤出热塑性丝材，再按计算机指令从移动喷嘴(连接打印头)精准沉积工作。零件2D切片逐层打印直至完整3D物体构建。

小批量时FDM极快且具成本效益，可生产广泛形状含复杂内部几何结构。但不产生特别高强度零件。

FDM零件示例：各类原型、备件维修、复合工业零件

7. 立体光刻 (SLA)

立体光刻(SLA)是不同形式塑料3D打印，使用光聚合树脂而非热塑性聚合物。

通过光源如激光选择性固化光聚合树脂工作。(数字光处理，相关技术，用投影仪代替。)打印床移动穿过树脂槽，零件逐层打印。

SLA生产脆性但极光滑零件，也可透明。常用于原型制作，也在牙科、珠宝有应用。

SLA零件示例：展示原型、牙科矫正器、铸造珠宝模具

8. 选择性激光烧结 (SLS)

选择性激光烧结(SLS)是塑料制造工艺和另一形式3D打印。主要用于制造尼龙零件。

SLS是粉末床熔融工艺。通过激光选择性烧结塑料粉末中2D形状，逐层构建完整塑料零件。广泛类似金属增材制造的选择性激光熔融(SLM)。相较其他塑料3D打印方法优势是无需支撑结构。

比FDM或SLA更甚，SLS被视为工业增材制造工艺，汽车行业流行。

SLS零件示例：工装、汽车五金、电气连接器

9. 塑料挤出

勿与挤出3D打印混淆，塑料挤出是强制塑料通过模具制造具一致截面的长塑料零件工艺。

此大批量塑料制造工艺通过在料筒加热塑料，再用往复螺杆强制其入模具，赋予最终形状及连续截面。所得塑料挤出件冷却硬化。

常见塑料挤出材料包括聚乙烯、聚丙烯、POM、尼龙。工艺也有变体如吹膜挤出、管材挤出。

挤出零件示例：管材、管道、窗框

10. 塑料拉挤成型

塑料拉挤成型是塑料挤出变体，材料被拉过模具而非推挤。

拉挤成型塑料制造技术适合纤维增强塑料。过程中，增强纤维卷材拉过塑料树脂槽浸渍纤维，再经加热模具赋予纤维增强树脂定制截面。

多种塑料树脂适合拉挤成型，含聚酯、聚氨酯、环氧。玻璃纤维最常用增强材料。

拉挤零件示例：加强筋、滑雪杆、各类增强结构件

11. 塑料焊接

焊接多与金属关联，但塑料焊接是连接不适合粘胶或其他组装方法热塑性组件的有用塑料制造工艺。

塑料焊接工艺变体极多，含热气焊、热楔焊、接触焊。大多数变体涉及准备塑料表面、施加热和压、再冷却。

各种塑料焊接方法可分类为热、机械、电磁。

焊接零件示例：外壳、手机零件、医疗器械

12. 热成型

热成型是类似成型但用轻度加热塑料片而非全熔融塑料的塑料制造类型。

此塑料制造方法需烤箱和模具。过程中，塑料片加热至柔软；随后拉伸覆盖模具——典型用真空——再修边冷却。

热成型相当通用，可小规模或大批量生产实施。

热成型零件示例：泡罩包装、塑料杯、盖子