注塑成型的主要应用和主要优点
注塑成型有哪些常见应用？它作为一种制造工艺有何独特之处？本文介绍了注塑成型的主要优点，并深入了解注塑成型是否适合您所在行业的应用。
由于重量减轻、性能属性、成本节约、各种耐腐蚀和其他类型的磨损以及由此带来的快速生产时间，各行业正在从金属部件转向塑料部件。能够为塑料零件生产带来这些好处的工艺是注塑成型。
注塑成型是在模具中成型组件的制造工艺，是全球超过 40% 的塑料零件的来源，截至 2022 年中期，市场规模将达到 300B 美元。近年来，它在医疗行业受到越来越多的关注，特别是由于对更环保的可生物降解材料的需求不断增加，并且能够生产高质量、具有成本效益的零件。
与 CNC 加工和 3D 打印等其他工艺相比，注塑成型的多功能性使您能够以更低的零件价格和更快的速度生产大量零件。有超过 25,000 种与注塑兼容的工程材料可供您选择，您还可以将您的产品扩展到数千甚至数百万种。
您应该考虑项目的注塑成型：
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需要大量的年产量；
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涉及复杂的设计和形状（只要设计考虑到 IM 设计约束，如底切和零件厚度）；
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需要零件整合或金属到塑料的转换；
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表面光洁度是一个主要因素；
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涉及其他制造工艺过于昂贵的材料；
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涉及昂贵的材料，如果加工的话会带来预算问题；
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或者，如果设计可能在几年（和生产运行）中保持不变或仅以较小的增量变化。
让我们深入了解注塑成型的常见应用以及这种大批量制造工艺的主要优势。
您可以通过注塑成型制造哪些类型的零件？
注塑成型在多种行业中都很常见。您可能会在建筑、食品饮料、消费品以及许多其他行业中找到注塑塑料部件。
Protolabs Network 平台上最常见的应用程序是：
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航空航天
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汽车
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电子产品
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医疗
注塑航空航天零件
航空航天部件需要满足特定标准。它们需要重量轻、耐用并且能够承受极端的温度变化。
航空航天领域最常见的注塑零件包括：
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边框
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底盘部件
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外壳
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外壳
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面板
注塑汽车零部件
多年来，交通技术变得更加先进。一辆汽车平均包含 30,000 个内部和外部零件，从发动机缸体到提醒驾驶员注意安全或维护问题的微型传感器。汽车内部几乎所有塑料部件以及保险杠等外部部件都是注塑成型的。
其他汽车注塑标准部件包括：
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外壳
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杯架（及其他储物格）
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仪表板组件
汽车行业最常用的三种注塑材料包括：
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非关键部件用聚丙烯（PP）
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PVC耐候
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高冲击强度 ABS
注塑消费电子零件
注塑外壳有助于保护我们今天使用的电子元件。耐腐蚀塑料外壳可保护金属部件免受恶劣环境和温度变化的影响。
其他由注塑成型制成的电子元件包括：
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组件
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电池外壳
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导管
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笔记本电脑和台式电脑组件
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电路板外壳和外壳
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电气开关
由于具有优异的抗冲击性和良好的电绝缘性，ABS 和聚苯乙烯 (PS) 是电子产品的首选。
注塑医疗技术零件
医疗产品和技术的设计和制造遵循严格的国家和国际准则，以遵守严格的政策并防止患者面临风险。例如，在美国，生产医疗部件的制造商必须使用带有 FDA 批准印章和 ISO 认证的树脂。
在 Protolabs Network，我们为不同的医疗器械、透明零件和 MRI 机器组件制造塑料外壳。
Protolabs Network 为注塑医疗部件提供各种可灭菌且生物相容的材料。医用级硅胶最受欢迎；然而，它是一种热固性材料，因此需要特殊的机械和过程控制，这增加了成本。
要求不太严格的应用可以使用 ABS、聚丙烯 (PP) 和聚乙烯 (PE) 等材料。
注塑成型有什么好处？
如果您希望生产大量相同的零件，注塑成型总体上比其他制造方法更可靠、更高效。它可以生产各种不同的几何形状和零件尺寸。
注塑成型的其他好处包括：
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大批量、经济高效、快速生产塑料
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节省成本
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增强强度和耐用性
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严格的公差和出色的重复性
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材料灵活性
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出色的视觉外观
注塑成型如何快速且经济高效地制造大量零件？
注塑成型对于制造大量相同的塑料零件来说具有成本竞争力。一旦创建了模具并设置了机器，就可以以低成本快速生产零件。
注塑成型的建议最小生产量为 500 件。此时，规模经济开始发挥作用，相对较高的模具初始成本对单价的影响不太明显。
Protolabs Network 仅使用一个模具就可以用 ABS 制造大约 100,000 个零件，平均价格为 0.68 美元，尽管这根据零件的尺寸而有所不同。
典型的注塑周期持续约 15 至 60 秒，具体取决于零件的尺寸和模具的复杂性。相比之下，CNC 加工和 3D 打印可能需要几分钟到几小时才能生产出相同的几何形状。
通过注塑成型，您可以更快地将零件推向市场，并能够在一小时内同时生产多个彼此相同的物体，从而获得竞争优势。
注塑如何降低成本？
与其他类型的制造工艺相比，注塑成型具有多种成本优势。如今，注塑过程由单个技术人员操作的机器和机器人实现自动化，这有助于减少劳动力成本以及因缺陷或人为错误而导致的返工。
关注 DFM（可制造性设计）还可以通过减少可塑性问题的数量来提供成本效益。 DFM 在 OEM、工程团队和客户之间创建协作流程，减少工具更换次数、机器停机时间和其他生产延迟。
与注射成型相关的浪费非常少，因为填充模具所需的材料量是在设计过程中确定的。产生的任何废物或剩余的材料碎片都可以回收并重新用于其他项目。
注塑零件坚固耐用吗？
注塑零件的强度来自于其单层设计和连续形状。多年来，对强度和耐用性的需求不断增加，当今的轻质热塑性塑料与某些金属部件一样坚固。
您希望在设计过程开始时确定零件的强度，因为这将有助于平衡其他设计考虑因素并确认要使用的材料。
注塑成型如何实现严格的公差和出色的重复性？
注塑成型具有高度可重复性。当然，随着时间的推移，模具会出现一些磨损，但典型的试运行铝模具在需要更换之前平均可以持续 5,000 至 20,000 个周期。采用工具钢制成的全尺寸生产模具可持续使用约 100,000 多个周期。
注塑成型通常生产公差为 ± 0.500 毫米 (0.020") 的零件。在某些情况下，更严格的公差低至 ± 0.125 毫米 (0.005") 也是可行的。这种精度水平足以满足大多数应用，可与 CNC 加工和 3D 打印相媲美。
什么材料可以用于注塑成型？
超过 25,000 种工程材料与注塑成型兼容，包括热塑性塑料、有机硅、热固性塑料和树脂。这意味着您可以选择具有不同物理特性的多种材料来设计您的零件。可能性是无限的。
通过注塑成型生产的零件具有优异的物理性能，可以使用玻璃纤维等添加剂进行定制，或者通过混合不同的托盘（例如 PC/ABS 共混物）来实现所需的强度水平。
您需要确保为您的设计选择正确的材料。请记住零件的冲击强度和拉伸强度、热变形、吸水率和弯曲弹性模量。
注塑零件的外观质量如何？
注塑生产的产品几乎不需要额外的精加工。大多数模制零件都具有光滑的表面，但您可以设计具有哑光表面和独特纹理和雕刻的产品。
模制部件可以进行高度抛光，形成镜面般的光洁度，也可以进行喷砂处理，以形成更多的纹理型光洁度。查看 SPI 标准，这些标准规定了注塑成型组件可达到的精加工水平。
全面披露 - 注塑成型有哪些缺点？
虽然注塑成型与其他制造工艺相比具有多种优点，但也存在一些缺点。
首先，主要的经济限制是模具的初始成本较高。设计工程师必须为每种几何形状创建定制模具，这使得初始投资成本相当昂贵。设计和制造模具的成本在 5,000 美元到 100,000 美元之间。因此，对于 500 台以上的生产来说，注塑成型在经济上是可行的。
一旦模具创建完成，任何设计变更的成本都可能很高，并且修改需要从头开始创建新模具。这增加了交货时间和总体成本。
最后，注塑成型的典型周转时间为六到十周——四到六周用于制造模具，两到四周用于生产和运输。设计变更会增加周转时间。在 Protolabs Network，从制作模具到客户获取样品最多需要 40 天。
您如何比较注塑成型和 3D 打印？
注塑成型和 3D 打印经常被相互比较；但是，您应该将它们视为互补而不是竞争。 3D 打印有助于缩短注塑成型的预生产迭代周期，并实现更好的测试、制造和整体结果。
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