美域同潤提供產(chǎn)品從原型到模具到量產(chǎn)到裝配的一站式定制化服務(wù) ，在原型(手板)制造中，小批量的塑膠產(chǎn)品加工經(jīng)常會到復(fù)模工藝Vacuum casting，又稱真空鑄造， 復(fù)模指的是利用原有的樣板，在真空狀態(tài)下制作出硅膠模具，并在真空狀態(tài)下采用PU材料進行澆注，從而克隆出與原樣板相同的復(fù)制件。而注塑成型 是大批量生產(chǎn)最常用的工藝，我們已經(jīng)介紹過很多。

真空鑄造和注塑成型是兩種截然不同的制造方法，各有其優(yōu)勢和局限性。選擇哪種技術(shù)取決于產(chǎn)量、材料要求、成本考量、交貨周期、零件復(fù)雜程度以及表面光潔度要求。

本文涵蓋的內(nèi)容

• 注塑成型概述
• 真空鑄造概述
• 真空鑄造與注塑成型——比較分析
• 如何選擇真空鑄造和注塑成型

對于工程產(chǎn)品中的塑料部件，選擇正確的制造工藝會顯著影響部件的質(zhì)量和成本。注塑成型是一種流行的塑料部件生產(chǎn)方法，因為它可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。然而，由于模具成本高昂，它不適合初始原型設(shè)計或小批量生產(chǎn)。

注塑成型概述

注塑成型是一種高效且應(yīng)用廣泛的制造工藝，可用于生產(chǎn)大量高精度、高重復(fù)性的塑料部件。汽車、玩具、閉路電視攝像頭、智能音箱、耳機和手機等大規(guī)模生產(chǎn)的消費品中的大多數(shù)塑料部件都是采用注塑成型工藝制造的。根據(jù) Grand View 的研究，到 2030 年，全球注塑成型市場規(guī)模將達到 4237.5 億美元。  

注塑成型工藝是將熔融的熱塑性或熱固性聚合物在高壓下注入模腔。材料固化后，模具打開，成品部件被頂出，準(zhǔn)備進行進一步加工或組裝。

注塑成型的優(yōu)勢

·       高生產(chǎn)率——如上所述，注塑成型可實現(xiàn)高生產(chǎn)率，適合批量生產(chǎn)相同的零件。該工藝可以是全自動或半自動化的。

·       材料范圍——有超過 70,000 種熱塑性塑料和 18,000 種熱固性塑料， 具有不同的特性和特征。 

·       精度和可重復(fù)性——如果設(shè)計用于 避免常見的注塑缺陷，注塑機由于其出色的可重復(fù)性和精度，可以生產(chǎn)出一致的零件質(zhì)量和尺寸精度。 

注塑成型的局限性

·       模具成本高——注塑模具制造成本高昂且耗時。雖然一些制造商提供小批量生產(chǎn)的鋁合金模具，但最常見的材料是鋼，其使用壽命明顯長于鋁合金模具。

·       交貨時間長——工具的交貨時間通常為 4-5 周，對于原型或小批量生產(chǎn)來說，這可能太長了。 

·       設(shè)計靈活性有限——修改注塑模具工具可能既費時又費錢，這限制了生產(chǎn)開發(fā)初始階段的設(shè)計變更靈活性。

真空鑄造概述

真空鑄造，又稱聚氨酯鑄造或聚氨酯鑄造，是一種靈活、經(jīng)濟高效且快速的生產(chǎn)中小批量塑料部件的方法。該工藝包括使用3D 打印或 數(shù)控機床，根據(jù)母模制作硅膠模具。模具準(zhǔn)備好后，在真空條件下將液態(tài)聚氨酯樹脂倒入模腔中。固化后，將部件從模具中取出， 從而生產(chǎn)出與原始母模完全相同的高質(zhì)量復(fù)制品。 

由于鑄造是在真空中進行的，因此可以生產(chǎn)出高質(zhì)量、無氣泡的零件。

真空鑄造硅膠模具（圖片來源-renishaw.com）

真空鑄造的好處

·       廉價模具——與注塑模具相比，真空鑄造硅模具價格低廉，尤其是在使用3D打印母模的情況下。如果在產(chǎn)品開發(fā)的初始階段需要多次迭代，這將顯著降低開發(fā)成本。 

·       快速周轉(zhuǎn)——3D 打印實現(xiàn)了快速真空鑄造，從而能夠快速制作零件原型以進行可視化、測試和驗證。 

·       低到中等產(chǎn)量：真空鑄造由于其成本低、周轉(zhuǎn)時間快，非常適合小批量生產(chǎn)。

真空鑄造的局限性

·       材料選擇有限——與注塑成型相比，真空鑄造材料的選擇在強度、柔韌性和耐熱性方面受到限制。 

·       小規(guī)模生產(chǎn)——由于與注塑成型相比，其周期時間更長且單位成本更高，因此不太適合大規(guī)模生產(chǎn)。

·       表面光潔度——質(zhì)量可能因零件的復(fù)雜性、3D 打印零件的表面質(zhì)量以及鑄造技術(shù)人員的技能而異。

真空鑄造與注塑成型——比較分析

這些技術(shù)的選擇取決于產(chǎn)量、材料要求、成本考量、交貨時間、零件復(fù)雜性以及表面光潔度要求。通過進行全面的比較分析并評估您的具體項目需求，您可以確定最合適的方法，從而有效且高效地實現(xiàn)您在塑料零件制造方面的預(yù)期成果。

交貨時間

真空鑄造縮短了模具制造和生產(chǎn)設(shè)置的交付周期，使其成為快速成型和小批量測試的理想選擇。硅膠模具的生產(chǎn)速度更快，尤其是使用3D打印母模。 

相比之下，注塑成型工藝耗時較長，因為制造金屬模具需要精密加工。模具準(zhǔn)備就緒后，注塑成型的生產(chǎn)周期比真空鑄造更快。

成本

真空鑄造通常前期模具和設(shè)置成本較低，因此對于小批量生產(chǎn)或原型制造而言更具成本效益。然而，由于采用手工工藝且模具壽命較短，其單件價格高于注塑成型。

注塑成型最大的缺點是金屬模具的初始成本較高。為了承受壓力并延長使用壽命，模具通常采用硬鋼加工而成，因此價格昂貴。然而，由于生產(chǎn)效率更高、模具壽命更長，與真空鑄造相比，注塑成型顯著降低了單件成本。 

生產(chǎn)量

真空鑄造適用于中小批量生產(chǎn)，而注塑成型則因其效率和規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢，更適合大批量生產(chǎn)。注塑成型可以生產(chǎn)數(shù)百萬個質(zhì)量穩(wěn)定的零件，而真空鑄造模具一次只能生產(chǎn)約50-100個零件。這也取決于零件的復(fù)雜程度和尺寸。 

零件尺寸

注塑成型和真空鑄造均可生產(chǎn)各種尺寸的零件，通常為小型到中型。注塑成型的尺寸受機器尺寸限制。真空鑄造的真空室通常較小，零件尺寸也受材料和模具設(shè)計的限制。 

材料選項

注塑成型提供更廣泛的材料選擇，包括通用塑料、工程塑料和高性能聚合物，可滿足各種應(yīng)用需求。然而，真空鑄造僅限于特定的樹脂和聚氨酯，這些材料可能無法提供生產(chǎn)承重和功能性部件所需的機械性能。 

設(shè)計靈活性和零件復(fù)雜性

兩種方法都能適應(yīng)各種幾何形狀的零件，但注塑成型因其高精度和一致性，更適合復(fù)雜形狀和精密特征。注塑成型的高壓也有助于材料流入各個角落和縫隙。雖然注塑成型可以生產(chǎn)復(fù)雜的零件，但產(chǎn)品設(shè)計師應(yīng)記住，某些特征（例如倒扣）可能需要滑動模具和人工干預(yù)，這會增加模具成本。

由于模具設(shè)計僵化，注塑成型的設(shè)計靈活性較低，即使是微小的改動也耗時耗力。而真空鑄造則具有較高的設(shè)計靈活性，因為硅膠模具成本較低，而且模具可以快速返工或重新制作。  

表面光潔度

注塑成型的表面光潔度可以非常出色，并且提供各種標(biāo)準(zhǔn)的表面光潔度等級。真空鑄造的表面光潔度良好，可以實現(xiàn)精細(xì)的細(xì)節(jié)，但可能需要額外的后處理才能獲得更光滑的表面。

在真空鑄造中，由于母模表面在硅膠模具內(nèi)部復(fù)制，因此可以使用母模表面光潔度來調(diào)整表面光潔度。 

如何選擇真空鑄造和注塑成型

在決定制造流程時，必須確定您處于產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)流程的哪個階段。請問自己以下問題，以便做出明智的決定。 

• 預(yù)計產(chǎn)量是多少？

·       大批量：注塑成型

·       低至中等產(chǎn)量：真空鑄造

• 您的工具和初始投資預(yù)算是多少？

·       高預(yù)算：注塑成型

·       低預(yù)算：真空鑄造

• 您多快需要這些零件？

·       更長的時間線：注塑成型

·       更短的時間表：真空鑄造

• 這些部件有多復(fù)雜？

·       中等復(fù)雜度：注塑成型

·       高復(fù)雜性：真空鑄造

• 需要什么材料？

·       多種熱塑性塑料：注塑成型

·       特定樹脂和聚氨酯：真空鑄造

• 表面光潔度的重要性是什么？

·       要求出色的表面處理：注塑成型

·       良好的表面處理，具有潛在的后處理能力：真空鑄造

總而言之，真空鑄造和注塑成型是兩種截然不同的制造方法，各有其獨特的優(yōu)勢和局限性。了解它們的差異，可以幫助您做出明智的決策，從而推動產(chǎn)品開發(fā)的成功和創(chuàng)新。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，真空鑄造是一種非常有效的注塑件快速成型技術(shù)。真空鑄造件也非常適合用于產(chǎn)品原型、用于預(yù)生產(chǎn)測試的小批量生產(chǎn)以及展覽產(chǎn)品。 

一旦零件經(jīng)歷了所需的迭代，注塑成型就可以成為大規(guī)模生產(chǎn)的良好途徑。

【譯自：https://engineeringproductdesign.com/vacuum-casting-vs-injection-moulding/】